A propósito de la respiración: Una propuesta de re-contextualización en la enseñanza desde la perspectiva de Otto Warburg Trabajo presentado para optar al título de Licenciado Educación Básica Con Énfasis En Ciencias Naturales Y Educación Ambiental JULIO CESAR RESTREPO MÓNICA DAVID VALENCIA Asesor Magister YIRSEN AGUILAR MOSQUERA UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE EDUCACIÓN DEPARTAMENTO DE LAS CIENCIAS Y LAS ARTES LICENCIATURA EDUCACIÓN BÁSICA CON ÉNFASIS EN CIENCIAS NATURALES Y EDUCACIÓN AMBIENTAL MEDELLIN 2014 Página |2 CONTENIDO INTRODUCCION .............................................................................................. 5 CAPITULO 1 .................................................................................................... 7 CONTEXTUALIZACION .................................................................................... 7 1.1 Planteamiento del problema. .................................................................... 7 1.2 Objetivos .............................................................................................. 9 1.2.1 Objetivo General .................................................................................. 9 1.2.2 Objetivos Específicos ............................................................................ 9 CAPITULO 2 .................................................................................................. 10 MARCO TEORICO ......................................................................................... 10 2.1 El concepto de respiración en el contexto escolar .................................... 10 2.2 Uso de la historia y la epistemología en el contexto de la enseñanza ........ 12 2.3 Aspectos históricos y epistemológicos de la respiración. ....................... 13 2.3.1 Contextualización histórica................................................................... 13 2.3.2 Contexto histórico de Otto Warburg ...................................................... 17 2.4 Recontextualización del concepto desde la perspectiva de Warburg.......... 20 2.5 La respiración como un campo relacional. ............................................... 25 CAPITULO 3 .................................................................................................. 27 DISEÑO METODOLOGICO............................................................................. 27 3.1 Caracterización de la investigación.......................................................... 27 3.2 Contexto de la investigación ................................................................... 28 3.3 Selección y caracterización de los casos ................................................. 29 3.4 Duración de la investigación ................................................................... 30 3.5 Recolección de información .................................................................... 31 3.5.1 La observación.................................................................................... 32 3.5.2 Entrevista semiestructurada ................................................................. 33 3.5.3 Generación de espacios académicos. ................................................... 34 3.6 Validación.............................................................................................. 35 Página |3 3.7 Sistematización y análisis de la información. ............................................ 36 CAPITULO 4 .................................................................................................. 38 HALLAZGOS .................................................................................................. 38 4.1 La respiración como función necesaria para vivir..................................... 38 4.2 La respiración como intercambio de gases que ocurre en los pulmones .... 39 4.3 La respiración como campo relacional donde interactúan otros sistemas ... 40 4.4 La respiración como un proceso para la transformación de energía ........... 42 4.5 La respiración como una serie de reacciones químicas en la mitocondria celular ......................................................................................................... 43 CAPITULO 5 .................................................................................................. 46 CONSIDERACIONES FINALES....................................................................... 46 RECOMENDACIONES ................................................................................... 48 ANEXO 1 - SECUENCIA DIDACTICA ............................................................. 50 ANEXO 2 MATRICES .................................................................................... 62 MATRIZ 1. ENTREVISTA SEMIESTRUCTURADA ........................................ 62 MATRIZ 2. TALLER ICONOGRAFICO .......................................................... 65 MATRIZ 3. TALLER DE CONTEXTO ............................................................ 70 ANEXO 3 - ENTREVISTA................................................................................ 72 Protocolo de entrevista semiestructurada ...................................................... 72 Transcripción de entrevistas semiestructuradas ............................................. 73 ANEXO 4. TALLER ICONOGRAFICO VIRTUAL ............................................ 87 SOLUCIÓN DEL TALLER ICONOGRÁFICO VIRTUAL. ................................. 93 ANEXO 5 - TALLER DE CONTEXTO ............................................................. 117 SOLUCIÓN DEL TALLER DE CONTEXTO ................................................. 122 BIBLIOGRAFIA ............................................................................................. 138 Página |4 AGRADECIMIENTOS Primero que todo a nuestras familias, por su apoyo y comprensión en los momentos difíciles, por compartir el tiempo con nuestros compromisos académicos. A nuestro asesor de práctica, Yirsen Aguilar, quien nos acompañó en este proceso de formación e investigación, por compartir toda su experticia con nosotros, a veces más allá de su responsabilidad. A la Institución Comercial de Envigado por abrirnos las puertas para que cumpliéramos con nuestras prácticas y la realización de nuestra investigación. A los casos participantes por sus aportes, voluntad y colaboración en el proyecto de investigación. A nuestros compañeros: Alejandro Mesa, Pablo Buitrago, Mónica Zapata, Lina Zapata y Juan Fernando Urrego, por su acompañamiento y aportes sinceros. A la Universidad de Antioquia y la Facultad de Educación por brindarnos este espacio de conocimiento y crecimiento personal. Página |5 INTRODUCCION Esta investigación aborda una de las dificultades conceptuales relacionada con una función biológica muy importante, la respiración. Sin embargo cotidianamente esta se asume como sinónimo de intercambio gaseoso que ocurre solamente en los pulmones, definición que resulta problemática, al priorizar en la etapa mecánica y desestimando la relevancia del proceso químico, que involucra un serie de reacciones donde el oxígeno participa en la liberación de energía a nivel celular. En la enseñanza los conceptos relacionados con la respiración, parecen estar centrados en la mecánica del aparato respiratorio, algunos estudiantes consideran que la respiración solo consiste en la entrada de oxígeno a los pulmones y la salida de dióxido de carbono. Otra de las dificultades se presenta en la desvinculación entre lo que se considera intercambio gaseoso y la respiración celular, invisibilizando la relevancia de todo el proceso químico que involucra el oxígeno en las reacciones bioquímicas de transformación de energía. Esta dificultad persiste al analizar otros textos que intentan presentar el término de respiración con mayor complejidad, sin embargo se quedan solo en la introducción y posteriormente continúan priorizando el proceso mecánico A partir del enfoque cualitativo de esta investigación, caracterizada especialmente por la intencionalidad y el carácter interpretativo de los investigadores, a través de la historia y epistemología de las ciencias se logra una aproximación a los procesos de construcción y validación del conocimiento científico, generando la posibilidad re-significar conceptos y crear rutas de enseñanza y significación de lo que puede ser asumido como respiración. Página |6 Para la Re-contextualización del concepto se abordan las consideraciones de Otto Warburg cuyos postulados parten de su firme creencia de que la materia viviente obedece las leyes de la física y la química, y a sus desarrollos experimentales en el campo de la bioquímica, que implicaron nuevas maneras de entender los procesos respiratorios más allá del marco vitalista de su época. En esta construcción además se caracterizó el discurso de los casos mediante la implementación de tres métodos de investigación, la observación, la entrevista semi - estructurada y la generación de espacios académicos. La información fue organizada en matrices de doble entrada y analizada por categorías de acuerdo a las explicaciones de los casos, la posición del teórico y la interpretación de los investigadores. Todas estas consideraciones permitieron reconocer que la respiración es un campo relacional que no solo hace referencia a la ventilación, el intercambio de gases, y a la obtención de energía, sino que además permite ver la interrelación con el sistema sanguíneo, con conceptos de nutrición y digestión y la conexión con los procesos bioenergéticas. Ante estas consideraciones, es fundamental proponer otras estrategias de enseñanza que atiendan a las intenciones y necesidades de cada contexto, en esta medida la historia y la epistemología de las ciencias ofrecen la posibilidad de replantear el discurso del maestro y de crear otras rutas válidas para la comprensión del concepto de respiración. A través de la secuencia didáctica el maestro hace visible su liderazgo para crear, para modificar el rumbo de una clase y accionar su práctica de acuerdo a las demandas del contexto, e intereses, es decir propone acciones que planteen otras maneras de comprender la ciencia atendiendo a las necesidades diversas de los estudiantes. Página |7 CAPITULO 1 CONTEXTUALIZACION 1.1 Planteamiento del problema. La respiración es uno de los procesos vitales que parece no plantear ninguna dificultad, porque las personas lo consideran trivial y natural. Sin embargo, su comprensión científica aunque parece simple requiere el estudio de procesos que involucran campos de la física, la biología y la química, lo que hace que en el contexto científico sea compleja y presente dificultad para su aprendizaje. Cuando decimos que los seres vivos respiramos, por lo general nos referimos a que inhalamos oxígeno y expulsamos dióxido de carbono. Esto aunque es cierto, deja a un lado otras consideraciones, pues el concepto de respiración es mucho más amplio. En el análisis realizado en algunos textos escolares de ciencias naturales, se asume respiración como sinónimo de intercambio gaseoso, en esta definición se puede evidenciar ciertas dificultades, porque como consecuencia, a veces se asume que esta sólo ocurre en los pulmones. Esto se evidencia en la siguiente definición: “La respiración es el proceso que hace posible que el organismo tome el aire y elimine el dióxido de carbono” (Gómez, 1999:83). En esta definición de respiración se prioriza la etapa previa (la mecánica) y no deja ver como interviene el oxígeno en el proceso químico de la trasformación de energía. En otro texto se expresa: La respiración es el proceso por el cual se obtiene energía; para ello el organismo requiere oxígeno. La respiración es llevada a cabo por las células del cuerpo y el sistema respiratorio se encarga de distribuir, recoger e intercambiar los gases… la respiración se realiza mediante dos movimientos: la inspiración (los pulmones se llenan de aire y aumentan su volumen) y la Página |8 expiración (los pulmones expulsan en aire y disminuye el volumen), (Bechara, Clavijo & Samaca, 1999). En esta forma de definir respiración se realiza inicialmente una descripción general del proceso, pero no hay una continuidad en esta vía, pues luego se retoma la respiración como el intercambio gaseoso, dándole mayor relevancia a este mecanismo. Esta manera de significarla, presenta una desvinculación entre la fase mecánica y el proceso de respiración celular (fase química), las cuales generalmente se abordan por separado. Investigadores como Sanmartí y Tamayo señalan esta dificultad, al señalar: “Es claro, además, que es un concepto que tiene multiplicidad de significados en los que se encuentra la tendencia generalizada a considerarlo como el simple intercambio gaseoso, distanciado casi por completo de los procesos de transformación de energía por el organismo”. (2002:5). En los análisis realizados se logró evidenciar que pareciera existir un consenso al afirmar que estas explicaciones generan dificultades conceptuales, ya que también Unamuno (1997), afirma que, cuando el termino respiración se utiliza como sinónimo de intercambio gaseoso (adquisición de oxígeno y expulsión de dióxido de carbono), se debe tener en cuenta que tomar oxígeno no representa una función biológica, ya que esta es una fase previa a la función respiratoria, que tiene lugar en las células. Todas estas consideraciones motivan a realizar una indagación acerca de: ¿Cómo recontextualizar el concepto de respiración en la enseñanza a partir de un análisis histórico y epistemológico de Otto Warburg? Página |9 1.2 Objetivos 1.2.1 Objetivo General Recontextualizar el concepto de respiración a partir de un análisis histórico y epistemológico de los aportes de Otto Warburg, que permita su resignificación en la enseñanza. 1.2.2 Objetivos Específicos Identificar aspectos estructurantes acerca de la respiración en la perspectiva de Otto Warburgn a partir de un análisis histórico epistemológico de sus obra tituladas “The chemical constitution of respiration ferment.Science” y “On the Origin of Cancer Cells”, con la intención de resignificar este concepto para su enseñanza. Caracterizar los modelos explicativos relacionados con la respiración de cuatro casos de la IECE que conduzcan a una resignificación para su enseñanza. Diseñar una secuencia didáctica para la enseñanza del concepto de respiración, a partir las perspectivas de Otto Warburg y de los modelos explicativos de los cuatro casos. P á g i n a | 10 CAPITULO 2 MARCO TEORICO 2.1 El concepto de respiración en el contexto escolar Desde la antigüedad diferentes investigadores señalan que los procesos implicados en la respiración están entre las funciones más importantes de los seres vivos. No obstante, la enseñanza de los conceptos relacionados con la respiración, parece estar anclada en premisas conceptuales propias de siglos pasados; se logra evidenciar que su enseñanza se centra en el intercambio gaseoso y en la mecánica del aparato respiratorio. Esto se evidencia, según Banet y Núñez (1988), cuando en algunos casos se afirma que la respiración consiste en la entrada de oxígeno a los pulmones y la salida de dióxido de carbono. Al respecto, estos autores concluyen que teniendo en cuenta el nivel de los alumnos, conviene estudiar aspectos relativos al transporte de gases por la sangre, los intercambios a nivel de los tejidos, y la utilización del oxígeno a nivel celular. La ausencia del carácter funcional del proceso de respiración, en las explicaciones, puede dificultar una comprensión integral y construir discursos desarticulados o meramente descriptivos sobre esta temática. Este concepto requiere para su estudio y aprendizaje, establecer diversas relaciones directas e indirectas con muchos otros procesos a nivel corporal y celular. En cuanto al conocimiento de los procesos biológicos los estudiantes se enfrentan muchas veces a una gran brecha constituida por los procesos bioquímicos, los cuales pueden ser fuente de grandes cuestionamientos. No obstante, debe reconocerse que la dificultad para el aprendizaje de estos conceptos puede ser alta; por una parte debida a su grado de abstracción y amplitud y por otra, debida a que estos conceptos no pueden ser percibidos por los sistemas sensoriales y porque son procesos que no tienen equivalentes en su experiencia personal.Para Tamayo (2001), la comprensión de los procesos que implican el concepto de respiración, es complejo, dado que P á g i n a | 11 requiere para su comprensión relacionar diversos conceptos desde la química, fisicoquímica y bioquímica, comprometiendo su aprendizaje significativo. Frente a estos obstáculos Tamayo (2001) evidencia dos tendencias epistemológicas relacionadas con la respiración. La primera, la vincularla directamente con el intercambio de gases, donde los pulmones juegan un papel central. La segunda, considera la respiración como una combustión. La inclusión constante de estos dos aspectos en las explicaciones de los estudiantes, hacen pensar que son verdaderos obstáculos para la comprensión de la respiración como proceso directamente responsable de la obtención y transformación de la energía a nivel mitocondrial. Por otro lado, otra de las dificultades en la enseñanza del concepto de respiración se presenta en la desvinculación entre lo que se considera intercambio gaseoso y la respiración celular. En el origen de esta situación, intervienen algunos factores que están directamente relacionados con la secuencia de contenidos en los libros de texto, la cual es entendida ampliamente como proceso que se hade ocupar de la estructuración del conocimiento en cuestión y la selección delos distintos tipos de contenidos; la adecuación de estos a las capacidades delos alumnos y la articulación con sus conocimientos previos (Cañal, 1997, citado por Ferreiro y Occelli, 2008). En suma, el concepto de respiración, en el contexto escolar, se puede estudiar en varios niveles, que se ubican entre considerarlo como el simple intercambio gaseoso y su desvinculación de procesos de producción de energía por parte del organismo. Sin embargo, tal como se ha mencionado, es un concepto que requiere para su comprensión importantes conceptos bioquímicos y sus relaciones. De ahí la necesidad de proponer para su enseñanza, posibles secuencias didácticas, que permitan acercar a los estudiantes a otras formas de comprender los procesos implicados en la respiración. Algunos estudios realizados por Banet y Nuñez (1990), demuestran que muchos alumnos, desconocen la naturaleza de las sustancias que intervienen en la respiración celular, ignoran los detalles más elementales, y muchos consideran a la respiración como un proceso básicamente P á g i n a | 12 pulmonar. Situación que se podría explicar por la manera desarticulada como se aborda la fase química de la respiración. Así mismo lo enfatizan Ferreiro y Occelli (2008), cuando señalan que la respiración celular es desarrollada como un concepto aislado dentro de otros temas y no en relación con aquellos que resultan fundamentales para su comprensión. Por su parte, en algunos libros de texto se evidencia una marcada tendencia a considerar este tema como simple intercambio gaseoso, aislado de los procesos de producción de energía por el organismo. Por otro lado, se evidencia una separación entre lo que consideran respiración pulmonar y respiración celular. Y concordando con Cañal (1997), esta dificultad está directamente relacionada con la secuenciación de contenidos presente en los libros escolares. Otra dificultad que presentan algunos textos es la ausencia de referentes históricos y epistemológicos de la ciencia, los cuales podrían posibilitar formas alternativas de conceptualizar y abordar los contenidos. Según Pastorino, una construcción histórica permite la conte xtualización histórico-social de las teorías, y presentan al conocimiento científico como un producto perfectible y provisorio, favoreciendo el desarrollo de una actitud crítica y creativa en los estudiantes (Citado en Ferreiro, et.al. 2008). Ante las anteriores dificultades, es fundamental proponer estrategias alternativas de enseñanza que atiendan a las intenciones y necesidades de cada contexto, en esta medida la historia y la epistemología de las ciencias ofrece la posibilidad de replantear el discurso del maestro y de crear rutas válidas para la comprensión del concepto de respiración. 2.2 Uso de la historia y la epistemología en el contexto de la enseñanza Se puede caracterizar la historia a partir de dos líneas de pensamiento. Por un lado está la mirada positivista, en la que se presenta la historia como definitiva y, por otro lado está, el enfoque P á g i n a | 13 constructivista que asume la historia como una construcción social. Estas dos maneras de ver la historia plantean maneras particulares de su inclusión en la enseñanza. En la mirada positivista la historia es un conjunto de acontecimientos que solo da cuenta del pasado tal como es. No hay una diferencia entre los hechos y los hechos históricos, el hecho de por sí mismo es un hecho histórico, ya que estos hablan por sí solo y su trascendencia no depende del historiador (Carr, 1991). Desde la perspectiva constructivista, la historia se asume como el resultado de las interpretaciones de los sujetos, las cuales atienden a sus necesidades e intencionalidades. En estos términos, el hecho es un dato común para cualquier historiador y su constitución como hecho histórico es producto de la construcción social (Carr, 1991). En la enseñanza de las ciencias, decidir sobre alguna de estos modos de significar la historia, hace importante ya que en cada una de ellas subyace una concepción de ciencia y realidad, lo cual tiene implicaciones fundamentales en lo que se asume por conocimiento y por enseñanza (Aguilar, 2002). Atendiendo a esta elección nuestra investigación se ubica dentro de la mirada constructivista al asumir la ciencia como una construcción permanente y social. En este sentido el componente histórico y epistemológico permite orienta el proceso de resignificación de lo que aquí se entiende por respiración. 2.3 Aspectos históricos y epistemológicos de la respiración. 2.3.1 Contextualización histórica La historia de este concepto considerado por algunos como un campo conceptual, dada la diversidad de aspectos que abarca, la multiplicidad de relaciones y dependencia con otros procesos, P á g i n a | 14 no es una simple acumulación de nociones que se relacionaron sucesivamente a una estructura de pensamiento inicial sino, que es el producto de un continuo desarrollo de ideas relacionadas, que han conducido a la configuración de múltiples propuestas conceptuales sobre el tema. Al respecto Tamayo afirma que el estudio de la respiración “abarca un conjunto diverso de fenómenos que incluye aspectos relacionados con la ventilación, el sistema circulatorio, la difusión-transporte y transformación de los gases, la vida celular y tisular, el transporte electrónico y los procesos de oxidación-reducción, entre otros” (2001:58). Desde la antigüedad se han perfilado múltiples supuestos, observaciones y conclusiones en la búsqueda de la comprensión de este proceso biológico, los griegos se referían a la respiración como una condición de vida y de conciencia, consideraban el corazón como el órgano de aliento y de respiración (Tamayo et al., 2008). Desde esta perspectiva, la respiración es percibida como sustento de la vida biológica y del espíritu, ella es el aliento vital. La respiración para Platón y Aristóteles es un proceso de intercambio de gases con el medio ambiente que hace parte de las necesidades para la satisfacción de requerimientos nutritivos y para el enfriamiento del cuerpo, para ellos las partículas de aire alimentan el cuerpo. Para Aristóteles la respiración tiene relación directa con la regulación interna del cuerpo con finalidad netamente fisiológica y más allá de cualquier argumentación filosófica descarta una posible relación con las sensaciones o el alma, otorgándole la función de mecanismo de refrigeración del cuerpo (Tamayo et al., 2008). A su vez, Platón considera que durante la respiración el aire penetra en el cuerpo de dos maneras: primero por la nariz, por donde alcanza los pulmones, para volver a salir. Pero su trayecto no se detiene ahí; en un segundo momento una vez afuera, al parecer, vuelve a entrar a través de la piel para llegar al corazón o al hígado, considerando estos órganos como los lugares del fuego interior (Giordan&Vecchi, 1988). P á g i n a | 15 Es importante destacar que la concepción de intercambio gaseoso, considerada en la antigüedad, parece mantenerse anclada en las concepciones generales de respiración que se evidencian actualmente, aunque se le otorgue alguna relación con procesos energéticos y alimenticios. Para (Giordanet al., 1988), los aportes de Galeno generaron importantes avances para la anatomía del pulmón y del corazón; además de afianzar la mecánica de la respiración, con él se mantiene la idea de la respiración como mecanismo de refrigeración del cuerpo, de que el aire alimenta y la consideración de una combustión interna. Escritos de Hipócrates demuestran que los médicos de la época se interesaban por los síntomas de la buena o mala respiración, considerándola primordialmente un asunto de refrigeración que se da sobre todo en el corazón, donde la sangre y el aire se encuentran. Suponen que el aire entra por la nariz, se dirige al cerebro, pasa por el vientre, los pulmones y luego hacia los vasos para refrigerar. En el siglo XVIII, a partir de los trabajos de Lavoisier se vuelve a concebir la respiración como una combustión lenta. Para Lavoisier la respiración se relaciona con una combustión del carbón que se encuentra en la sangre, que se conserva en el cuerpo y que se desprende cuando el aire de la atmósfera se transforma a gas carbónico, como cualquier proceso de combustión. A partir de estas consideraciones se midieron las concentraciones del oxígeno usado y del gas carbónico liberado en el proceso y se logró relacionar que el calor de la combustión de los elementos era proporcional al calor producido por el animal (Lavoisier, 1777, citado por Giordan, et al 1988). Las conclusiones de Lavoisier explican que en la respiración necesariamente se sustrae oxígeno y se vierte gas carbónico, también que al ser un proceso de combustión, el oxígeno es proporcionado por el aire de la atmósfera y que la sangre es como la sustancia del animal quien proporciona el combustible. Para este punto se había logrado dilucidar otras nuevas alternativas explicativas sobre los procesos involucrados en la respiración, y aunque aún no se establecía la localización del proceso de P á g i n a | 16 combustión, porque se suponía sucedía en los pulmones, las conceptualizaciones se direccionaban hacia una explicación fisiológica al considerar el cambio de color en la sangre y sus transformaciones químicas, cuando esta pasa por los pulmones y la intervención del corazón en todo el proceso. Más adelante Liebig (1803-1873), sugiere poner en el panorama explicativo, la idea de los glóbulos rojos y llama la atención sobre la tendencia de los compuestos de hierro para captar o perder oxígeno, llega a la conclusión que los corpúsculos de la sangre arterial están d ispuestos de un compuesto de hierro que se satura de oxígeno y que lo pierde cuando pasa a través de los capilares, o sea que el compuesto rico en oxígeno se transforma al perder el oxígeno, en un compuesto pobre en oxígeno (Giordan et al., 1988). Berthelot a finales del siglo XIX y luego de algunos avances en termodinámica concluye que el calor producido por un animal es igual al calor de combustión de los elementos transformados durante la respiración. A partir de aquí y con los trabajos realizados sobre fermentaciones, se logra evidenciar la ocurrencia de una serie de reacciones que dependen de reguladores químicos que las catalizan, llamados enzimas (Giordan et al., 1988). Más adelante Hope-Seyler establece que en la célula, las síntesis y las catálisis se dan atreves de varias fases intermedias, evidenciando que la combustión en los términos de Lavoisier no era posible y que en la respiración se presentan una cadena de reacciones catalizadas que producen trabajo y calor, proceso que requiere el oxígeno transportado por la hemoglobina y del cual se desprende gas carbónico. Pese a establecer esto no se conocía la secuencia de reacciones y la cadena de productos, además, se ignoraba la función del oxígeno (Giordan et al. 1988). Finalizando el siglo XIX, los avances en microscopia posibilitaron el descubrimiento de las mitocondrias, dando paso al estudio de los procesos metabólicos y permitiendo la elaboración de un modelo molecular que lograra explicar más detalles acerca de la respiración a nivel celular. Últimos P á g i n a | 17 descubrimientos a nivel ultra estructural han llevado al desarrollo de la bioenergética y al planteamiento de la teoría quimio-osmótica (Tamayo et al., 2008). Se comprueba la ocurrencia de una cadena de reacciones sucesivas en presencia de catalizadores específicos para cada una, la deshidrogenación y el progresivo desprendimiento de energía almacenada por sustancias ricas en energía. Posteriormente, se logró reconocer las reacciones completas de la glicólisis, estableciéndose a mediados del siglo XX el ciclo de Krebs, el transporte de hidrógeno y de electrones aceptores sucesivos. Los trabajos sobre las membranas mitocondriales y sus funciones permitieron más adelante descubrir el elemento fundamental del sistema de reacciones involucradas en la respiración: la fosforilación y la síntesis de ATP como molécula rica en energía (Giordan et al., 1988). A partir de estas construcciones se establece la función de las mitocondrias y la célula como la unidad básica donde se llevan a cabo las transformaciones necesarias para la obtención de energía en el proceso de la respiración de los seres vivos. Todo este desarrollo histórico y epistemológico deja ver diversas perspectivas en la búsqueda de comprender este concepto, entre ellas las propuestas por Tamayo y Sanmartí (2002), que sintetizan la respiración dentro de lo que ellos denominan paradigmas explicativos: el aliento vital, el intercambio de gases, la combustión, la oxidación y el acoplamiento quimiosmótico. 2.3.2 Contexto histórico de Otto Warburg Acercarnos a las circunstancias que dieron lugar a las investigaciones y desarrollos teóricos de Otto Warburg implica abordar muchos de los grandes acontecimientos que se gestaron alrededor del movimiento científico de la época, cuando en el campo de la biología surge una gran revolución a P á g i n a | 18 partir de la cual se desplazan las ideas vitalistas y mecanicistas, abriendo paso a otras maneras de entender los procesos biológicos y sentando las bases de la bioquímica. Al respecto González (1993) considera que a comienzos del siglo XIX, muchos investigadores trabajaron enmarcados en la visión del programa reduccionista, en una metodología orientada por el mecanicismo que en ocasiones no alcanzaba a garantizar que las teorías biológicas explicaran los principios sobre los que estaban construidos los seres vivos. Acontecimientos que estuvieron permeados por el debate en las ciencias físicas del este siglo, en el que postulados energicistas entraron en oposición con los postulados materialistas, y en el que actitudes fenomenistas debatieron contra el mecanicismo imperante para la época. En esta línea de pensamiento, Jaeques Loeb asume la biología moderna como una ciencia desarrollada con el método experimental, para esclarecer los mecanismos biológicos que posicionan el discurso de la bioquímica celular. En 1917 Eduard Buchner,con el descubrimiento de la zimasa logra la fermentación del azúcar en un medio carente de células. Desdeentonces, la bioquímica y la biología molecular han pasado a serla brújula de la ontología reduccionista de la biología. Cabe señalar que en este contexto, la respiración es uno de los procesos biológicos cuyo desarrollo teórico enmarcado en el enfoque mecanicista, resultaba paradigmático. Aquellos investigadores con posturas reduccionistas encontraron en la bioquímica el camino para entender los procesos que se dan al interior de los organismos. En este campo, más allá de las explicaciones morfológicas, fue posible comprender con bastante certeza los mecanismos mediante la cuales es obtenida la energía que los seres vivos necesitan. Reseñados los anteriores aportes al campo de la bioquímica celular, González considera que es a los aportes de Otto Warburg a los que hay que dirigirse, como uno de los que empezaron a considerar la célula como una intrincada fábrica química, permitiendo la reorientación emprendida por la fisiología celular a partir de 1914 (González, 1993). P á g i n a | 19 Para la época, aunque ya se conocían algunos procesos químicos implicados en los procesos biológicos, aun se desconocían detalladamente las transformaciones químicas que participan en la respiración. Fresquet (2007) destaca que, Warburg aportó nuevas técnicas de medición y estudió las reacciones moleculares in vitro, al tratar de comprender el fenómeno de la respiración a nivel celular. También observó que las células cancerígenas podían reproducirse sin oxígeno, postulando la idea de que la ausencia de oxígeno era la causa de la enfermedad. De acuerdo con esta hipótesis las células como los glóbulos rojos, la córnea, el cristalino y ciertas regiones de la retina que no utilizan oxígeno, no desarrollarían cáncer, como efectivamente ocurre. Demostró que el hierro era indispensable en la respiración, que en las células el oxígeno interviene en las reacciones para la producción de energía y que una enzima, la citocromo oxidasa, es vital para la introducción del mismo al interior de la célula durante la respiración celular aeróbica. En 1931 le fue otorgado el Premio Nobel de fisiología y medicina por su descubrimiento de la naturaleza y modo de acción del enzima respiratorio. Entre sus creaciones está el mejoramiento de un aparato, el manómetro que lleva su nombre, que usó para analizar la producción y el consumo de oxígeno y dióxido de carbono de los tejidos vivos. Gracias al manómetro de Warburg, se descubrió la transferencia de oxígeno en la respiración, aisló la llamada enzima amarilla de la levadura (una flavoproteína) y puso de manifiesto el mecanismo químico de la fermentación (Reina, 2013). Gran parte de los triunfos obtenidos por Warburgestán determinados por su firme creencia de que la materia viviente obedece las leyes de la física y la química, y a sus desarrollos experimentales en el campo de la bioquímica, que implicaron nuevas maneras de entender los procesos respiratorios más allá del marco vitalista de la época. De ahí la relevancia de los aportes de este teórico para la comprensión y recontextualización del concepto de respiración. P á g i n a | 20 2.4 Recontextualización del concepto desde la perspectiva de Warburg Recontextualizar el concepto de respiración en los términos propuestos por Warburg proporciona elementos fundamentales en la construcción de otras rutas válidas para comprender este proceso biológico. En esta investigación el proceso de recontextualización valora el contexto y los aportes epistemológicos que posibilitaron el desarrollo del concepto, permitiendo construir nuevos significados que se articulan a las necesidades actuales de la enseñanza por medio de otros discursos y estrategias. Según Granés y Caicedo (1997), en la recontextualización de discursos y saberes se posibilitan nuevas transformaciones y reorganizaciones adaptadas al contexto de la enseñanza, desde una mirada clara de la cultura y las situaciones concretas en las que se desenvuelve cotidianamente la acción educativa, además de posibilitar tomar conciencia de los cambios en el significado de los conceptos y en su articulación respectiva. Por otra parte, a finales del siglo XIX la química orgánica aportó numerosos elementos acerca de la naturaleza de los compuestos biológicos, aunque no podía explicar las transformaciones que se daban en el interior de los organismos. En el intento de dar respuestas a todas esas inquietudes se va consolidando un campo que mantiene su base en la química orgánica, pero concerniente a la biología, es aquí el nacimiento de la Bioquímica. En este contexto cobra relevancia la obra de Otto Warburg, que marcó un avance en la comprensión de la química de lo vivo, al explicar diversos procesos orgánicos. Uno de sus aportes más significativos fue demostrar que las células utilizan oxígeno, lo que abrió nuevos caminos en el campo de la respiración y el metabolismo celular. Al analizar los aportes realizados por Otto Warburg, en su obra titulada The Chemical Constitution of Respiration Ferment, se evidencia claramente que la finalidad del proceso de la respiración es proveer la energía al cuerpo, tal como se puede interpretar cunado expresa que, P á g i n a | 21 El fermento que examinaré es entonces el fermento de la respiración, del que se ha dicho rige el mundo de lo orgánico, porque en todo lo que sucede en la materia viva la importancia de la respiración es proporcionar la fuerza motriz. (Warburg1928:2833) Todos los organismos necesitan un aporte constante de energía para mantenerse vivos, en palabras de Warburg la fuerza motriz, es la energía que la materia viva necesita y que es obtenida por la respiración a partir de las moléculas de alimento. Desde esta perspectiva, los procesos de respiración no se reducen al intercambio gaseoso, ni se muestran como una función totalmente física o mecánica. Aquí se puede ver una función de la respiración en términos de la obtención de energía. Otro de los aspectos más relevantes dentro de los aportes de Warburg es señalar la ubicación donde ocurre la respiración, un proceso que no solo ocurre en los pulmones, sino que involucra las células de la mayoría de los tejidos del cuerpo. Y también describe de manera simple el proceso de transporte de oxígeno. Al respecto señala: De todos los compuestos la hemina el más claramente trabajado es la hemoglobina. El hierro de la hemoglobina reacciona de manera reversible con oxígeno molecular de acuerdo con la Ecuación: Hb + O2⇄HbO2en el que un átomo de hierro se combina con una molécula de oxígeno. Es en esta reacción que la función de la hemoglobina en el cuerpo es básica. En los capilares de los pulmones la hemoglobina recoge el oxígeno, lo transporta a través de la sangre corriente a través del cuerpo y lo entrega por disociación a los capilares de los tejidos en los que la presión del oxígeno es menor. El oxígeno se difunde a través de las paredes de los capilares en las células de los tejidos, donde se utiliza para la respiración. P á g i n a | 22 Por ello sólo ofrece a los tejidos el oxígeno que ha tomado en los pulmones, pero no lo utiliza en su camino en cualquier reacción química. (Warburg, 1928:2834) En este fragmento Warburg, sepulta la idea de los pulmones como el único lugar donde ocurre la respiración, estableciendo que es un proceso que se lleva a cabo a nivel celular, en todo el cuerpo. Además también señala como el oxígeno es transportado, una vez es tomado en los pulmones hasta llegar a las células de los demás tejidos. El oxígeno inspirado, una vez que llega a los pulmones se difunde a través de los capilares hacia la sangre, donde la hemoglobina por medio del sistema sanguíneo lo lleva a la mayoría de las células del cuerpo. Este oxigeno pasa a la mitocondria de las células, donde participa en las reacciones de óxido-reducción, para la transformación de energía necesaria para que los seres vivos realicen sus funciones. En sus apreciaciones sobre de la respiración Warburg se refiere a otros teóricos para señalar que este proceso no solo se limita a los animales superiores, sino que es un proceso indispensable para todos los seres vivos; esto se evidencia al referirse que: La hemoglobina predomina en la sangre de los animales superiores. Existen también otros compuestos de hemina, como lo descubrió Mac Munn en 1886, en las células y, de hecho, no sólo en las células que llevan la hemoglobina en animales, sino también en todas las células. Keilin demostró en 1925 la presencia de hemin celulares de las plantas, bacterias y levaduras. En el curso de la evolución la hemina debe de haber aparecido en la naturaleza antes que la hemoglobina, como Mac Munn ya había conjeturado. (Warburg, 1928:1834,1835) Warburg, como otros teóricos deja de lado la idea de que la respiración solo es indispensable para organismos superiores con sistemas respiratorios desarrollados, apoyado en la creencia de la existencia de sustancias involucradas en la respiración, las cuales son comunes para todos los seres P á g i n a | 23 vivos y, en consecuencia, estos dependen de esta función para su existencia. Lo que hace ver la respiración como una función fundamental para sostener la vida. Las investigaciones de Otto Warburg también le permitieron acercarse a una definición de la respiración, creando una relación de interdependencia con otros procesos biológicos al afirmar que, “químicamente hablando, la respiración es una oxidación por el oxígeno del aire, y por lo tanto, el fermento de la respiración es una sustancia que toma el oxígeno del aire y lo transfiere a las sustancias orgánicas” (Warburg, 1928:2833). En esta conceptualización Warburg amplía la naturaleza del proceso respiratorio y cuestiona la idea de que la respiración se reduce al simple intercambio de gases y a concepciones vitalistas, mostrándola como un campo más amplio y complejo. Por un lado, se establece que en la respiración, no solo intervienen procesos físicos, sino que además involucra reacciones químicas de óxido-reducción, donde se utiliza el oxígeno proveniente del aire; otro aspecto importante que señala Warburg, es la relación de la respiración con procesos del metabolismo, al sugerir que el oxígeno se une a sustancias orgánicas, para liberar la energía contenida en dichas moléculas. En su artículo “el origen de las células del cáncer” publicado en 1956, Warburg expone sus consideraciones acerca del daño que sufren las mitocondrias de las células cuando tienen cáncer, afectando sus procesos respiratorios y su eficiencia en la producción de energía, estos aportes pueden ser transversalizados para la interpretación del concepto, evidenciando claramente que la respiración se dan los procesos de trasformación de la energía, que necesitan todas las células del cuerpo. En sus consideraciones expone que en los procesos de respiración y fermentación celular se produce adenosintrifosfato que provee la energía necesaria para todos los seres vivos. Al respecto expresa: P á g i n a | 24 Necesitamos saber no más que la respiración y la fermentación aquí son reacciones produciendo energía y que sintetizan el adenosíntrifosfato rico en energía, a través de la cual la energía de la respiración y la fermentación se pone a disposición para la vida. (…) Mientras que las células normales del cuerpo obtienen mucha más energía de la respiración que de la fermentación. (Warburg, 1956: 309, 314) Otro de los hallazgos publicados en este artículo plantea la diferencia y el rendimiento energético entre la respiración y la fermentación, así como el lugar específico donde se llevan a cabo todas estas reacciones. Al principio, uno podría pensar que es indiferente como obtiene las célu las su energía ya sea de la respiración o de la fermentación, ya que la energía de ambas reacciones se transforma en la energía del trifosfato de adenosina, y sin embargo, la adenosina trifosfato = adenosina trifosfato. Esta ecuación es ciertamente correcta químicamente y energéticamente, pero no es correcto morfológicamente, ya que, aunque la respiración se lleva a cabo en su mayor parte en la estructura de la grana, las enzimas de fermentación se encuentran para un papel más importante en el protoplasma f luido. El trifosfato de adenosina sintetizado por la respiración, por tanto, implica más estructuras que la síntesis de trifosfato de adenosina por fermentación. (…). La autonomía de la grana que respira (respiración mitocondrial), tanto bioquímica y genét icamente, difícilmente puede ponerse en duda en la actualidad. (Warburg, 1956:309,314) Queda claro que es en la mitocondria donde se lleva a cabo la respiración aeróbica y a partir de ello la producción de ATP, a diferencia de la fermentación ocurrida en el citoplasma. La reacción que se lleva a cabo en el interior de la mitocondria (oxidación mitocondrial) en las células del cuerpo durante el proceso de la respiración es la siguiente: C6 H12 O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + energía (ATP) P á g i n a | 25 La cual consiste en la utilización de oxígeno para la oxidación del Carbono (C) y el Hidrógeno (H), liberando energía en cantidades pequeñas que la célula almacena en forma de ATP , que es la molécula que interviene en todas las transacciones (intercambios) de energía que se llevan a cabo en las células; por ella se la califica como moneda universal de energía. La oxidación de una molécula implica la pérdida de un electrón de la molécula y consecuentemente, la transferencia de energía al ATP (adenosíntrifosfato). Warburg señala las mitocondrias como el lugar específico de las células, donde las moléculas orgánicas, se oxidan a dióxido de carbono y agua y se sintetiza el trifostato de adenosina (ATP), como una estructura más compleja y de mayor valor energético del que se produce en la fermentación. 2.5 La respiración como un campo relacional. De acuerdo con el análisis epistemológico realizado en este trabajo, se concibe la respiración no solo como un concepto sino como un campo complejo que abarca una red de procesos que interactúan. En este sentido Núñez afirma que: La respiración se considera un campo conceptual debido a la complejidad de los procesos que involucra. Por tanto, es definida como una unidad de estudio centrada en la ubicación o sitios donde se realizan los procesos, los eventos implicados y las funciones o productos intermedios y finales. (Quesada, 2011:33) Reconocer la respiración como un campo relacional es visibilizar las relaciones que la caracterizan, esta mirada tiene sentido desde un contexto ecológico, es decir la respiración se puede definir desde las relaciones entre entidades y sistemas, y que se pueden estudiar en varios niveles de acuerdo al interés conceptual que se quiere trabajar. Tamayo concluye: P á g i n a | 26 El estudio de la respiración abarca un conjunto diverso de fenómenos que incluye aspectos relacionados con la ventilación, el sistema circulatorio, la difusión-transporte y transformación de los gases, la vida celular y tisular, el transporte electrónico y los procesos de oxidación-reducción, entre otros. (Tamayo, 2001:46) Entender la respiración como un campo relacional no solo hace referencia a la ventilación, el intercambio de gases, y a la obtención de energía. Sino que además permite ver la interrelación con el sistema sanguíneo, con conceptos de nutrición y digestión y la conexión con los procesos bioenergéticas. A partir de las anteriores consideraciones es lícito plantear la respiración como una función bioquímica fundamental de los seres vivos, donde el oxígeno captado del aire es transportado por la sangre hasta las células del cuerpo y utilizado en reacciones de óxido-reducción donde se libera la energía contenida en los enlaces químicos de las moléculas orgánicas y es almacenada en forma de ATP, para ser utilizada en todas las funciones y procesos vitales. P á g i n a | 27 CAPITULO 3 DISEÑO METODOLOGICO 3.1 Caracterización de la investigación El enfoque de esta investigación está determinado especialmente por la intencionalidad y el carácter interpretativo de los investigadores, para proponer una recontextualización del concepto de respiración, caracterizado por la construcción de conocimientos desde lo fenomenológico, permitiendo la explicación, análisis, comprensión y discusión de los acontecimientos observados en el proceso de la investigación. Esta investigación abordó la respiración desde una mirada holística y reflexiva de diversas fuentes de observación. El análisis se llevó a cabo desde los libros de texto, utilizados frecuentemente en la escuela como guía metodológica y conceptual, luego a la luz de un enfoque histórico epistemológico se analizaron las perspectivas de Otto Warburg, cuyos postulados fueron fundamentales en la construcción del concepto de respiración y se caracterizó el discurso de los estudiantes en la construcción del concepto, en el intento de comprender como comprendían este concepto. Se optó por el método de estudio de caso instrumental. Según Steake (1999) el caso instrumental se presenta cuando los investigadores usan determinado caso como instrumento para conseguir la comprensión de algo diferente. Es decir buscamos comprender sobre el concepto de respiración por medio de unos informantes. Las reflexiones de los diferentes momentos de la investigación se constituyeron en fuente permanente de interpretación, generando un proceso flexible que permitió la continua adaptación de P á g i n a | 28 las estrategias del proceso investigativo, desde un análisis minucioso de la información y posterior reinterpretación del concepto, para generar nuevas alternativas para abordar su enseñanza. En esta investigación se buscó comprender como comprende el otro, y profundizar en sus experiencias, opiniones y significados en la manera en que perciben individualmente su realidad, en relación con el contexto, fundamentado en la inducción analítica. Se valoraron las diferentes maneras de explorar los conceptos por parte de los estudiantes, como construcciones propias que, por un lado pueden convertirse en obstáculos que impidan el aprendizaje de futuras profundizaciones sobre el concepto y por el otro, constituyen un importante punto de partida para llevar una construcción colectiva en el aula, reflexiva, participativa y motivadora (Carrillo, 2010). 3.2 Contexto de la investigación El proceso investigativo estuvo fundamentado en las características y problemáticas propias del contexto, soportándose en el conocimiento de las necesidades, intereses y aspiraciones de los estudiantes, dinámica que se desenvuelve y conduce al interior del ambiente educativo y estuvo vinculada al diario vivir de los estudiantes que participaron. Este proceso se desarrolló en la Institución Educativa Comercial de Envigado. Esta Institución de carácter oficial está ubicada en el sector San Rafael - La Mina, del municipio de Envigado al Sur del departamento de Antioquia, es de carácter mixto y con una población estudiantil del estrato dos. Cuenta con una media académica con profundización en Humanidades y una media técnica con especialización en comercio y sistemas, perfilando la Institución como un centro de formación cultural, técnica, empresarial y humana, formadora de líderes capaces de transformar su entorno. Desde su fundamentación epistemológica la institución reconoce que las dificultades y aciertos de la enseñanza aprendizaje, deben constituirse en objeto permanente de reflexión por parte del P á g i n a | 29 maestro. En este sentido, el modelo pedagógico que imparte la institución es el modelo socio constructivista, desde donde el docente se toma como un investigador en el aula, que reflexiona frente a su práctica y su saber disciplinar. La estructura curricular y el del PEI permite visualizar como la institución se repiensa constantemente, posibilitando espacios para la interacción con procesos de investigación como el que pretende este trabajo, donde cobra importancia visibilizar las características del entorno, pues los estilos de pensamiento y las practicas del habitar, permiten interpretar como comprenden y construyen los estudiantes su realidad frente a su contexto sociocultural. Esta lectura se hace fundamental en su dimensión compleja, la enseñanza es necesario entenderla también haciendo un distanciamiento del aula de clase y pensarla desde la realidad externa que es valiosa para ser analizada; aquí hay una tentativa de acercarse a cómo el otro comprende su realidad. 3.3 Selección y caracterización de los casos Con el fin de valorar los discursos de los estudiantes sobre el concepto de respiración, se seleccionaron cuatro casos, pues en este tipo de investigación el objetivo es la riqueza, profundidad y calidad de la información, no la cantidad ni la estandarización de los resultados. Los estudiantes seleccionados correspondieron al grado 11º3, cuyas edades oscilan entre los 16 y 17 años de edad. Para seleccionar los casos se tuvo en cuenta varios criterios como el interés por la biología, se consideró que esto garantizaba la motivación por el tema y la voluntad de involucrarse en el desarrollo de la investigación. Otro de los aspectos importante fue la espontaneidad, por considerar que esta permitía que el estudiante expresara de manera natural y fluida sus ideas. También se tomó P á g i n a | 30 como criterio el buen rendimiento académico, se estimó que esto permitía a los participantes facilidad para verbalizar y explicar sus modelos explicativos y el otro criterio fue la disponibilidad de tiempo para participar en los procesos que desarrollaron la investigación. Todos estos porque se estimó que este tipo de caso podía responder a las intencionalidades que orientaron el proceso investigativo. 3.4 Duración de la investigación La investigación tuvo una duración efectiva de año y medio. En el desarrollo del proceso investigativo se distinguen tres fases que estuvieron sujetas a reformulaciones continuas de su estructura, atendiendo al carácter flexible de la investigación cualitativa, es por ello que no se plantea un tiempo lineal, sino que atiende a una construcción progresiva a medida que avanza la investigación. En la primera etapa se estableció la pregunta de investigación, realizando la revisión de algunos libros de texto escolares, análisis de investigaciones que abordaron propuestas similares de estudio, apropiación del discurso histórico y epistemológico de las ciencias que caracterizan la línea de investigación, lo que posibilitó plantear el problema y la pregunta de investigación. Además se establecieron los objetivos que orientaron el proceso y se diseñó la ruta metodológica enmarcada en las características de la investigación cualitativa. Además, se realizó una revisión de los planteamientos de Otto Warburg (1956) acerca del concepto de respiración, lo que permitió la fundamentación conceptual.. Durante la segunda etapa de la investigación, se profundizó en la lectura analítica de la perspectiva teórico Otto Warburg, investigación. para estructurar el marco conceptual y fundamentar la propuesta de P á g i n a | 31 También se continuó con la reorganización de la metodología: se diseñaron y aplicaron los instrumentos que permitieron visibilizar los modelos explicativos de los estudiantes sobre del concepto de respiración. En la última fase se realizó el análisis y sistematización de la información. Además se planteó una propuesta de recontextualizacion del concepto de respiración por medio del diseñó de una secuencia didáctica para que el estudiante tenga otra posibilidad de comprender y construir su propia significación a luz de esta propuesta de investigación y la reorganización del informe final, el cual es sometido al juicio de expertos. 3.5 Recolección de información Dado el carácter de flexibilidad de la investigación, los procedimientos de recolección de la información fueron dinámicos, susceptibles a cambios y modificaciones durante todo el proceso investigativo: las preguntas planteadas, los instrumentos, y métodos estuvieron en permanente revisión y reconstrucción. Atendiendo a que uno de los principales fines de la investigación cualitativa es la interpretación de los datos, se utilizaron diferentes métodos de recolección de información que permitieron evidenciar y profundizar en los modelos explicativos de los casos; pues al tratarse de seres humanos los datos que interesan son conceptos, percepciones, creencias, emociones, experiencias, procesos manifestados de manera individual o colectiva. “Recolectados con la finalidad de analizarlos y comprenderlos y así responder a las preguntas de investigación y generar conocimiento” (Baptista, et. al. 2006:583). P á g i n a | 32 La metodología empleada para la recolección estuvo basada principalmente en la observación, la entrevista y la generación de espacios académicos. Para este propósito, se aplicaron tres instrumentos, los cuales fueron diseñados a partir de los aportes de Otto Warburg. En la siguiente tabla se registra el método, el instrumento y la finalidad que se tuvo con cada uno de ellos. METODO INSTRUMENTO Observación Diario de Campo FINALIDAD Caracterizar el contexto y selección de casos Entrevista semiestructurada Cuestionario Indagación del concepto Funcionalidad del proceso de Taller Iconográfico Virtual Generación de respiración. Relación con otros sistemas. espacios académicos Constatación del concepto y Taller de Contexto aplicación a situaciones cotidianas. 3.5.1 La observación “la observación cualitativa no es mera contemplación…, implica adentrarnos en profundidad a situaciones sociales y mantener un papel activo, así como una reflexión permanente” (Baptista, et. al. 2006:587). P á g i n a | 33 Esta metodología estuvo soportada en el registro de acontecimientos significativos que ocurren dentro y fuera del aula, para convertirlas en objeto de reflexión. Para ello se utilizó el diario de campo como herramienta principal del maestro investigador. “El Diario deja de ser exclusivamente un registro escrito del proceso reflexivo, para convertirse progresivamente en el eje organizador de una autentica investigación profesional.” (Porlán& Martín, 1996:17). Este instrumento posibilitó la caracterización del contexto de la investigación y la posterior selección de los casos, para ello el proceso de observación se llevó a cabo continuamente de forma trasversal durante todas las fases de la investigación, donde la función del investigador no se reduce a la simple observación, sino que además actúa como profesor, interprete, defensor, evaluador, constructivista y relativista (Stake, 1999). 3.5.2 Entrevista semiestructurada Este tipo de entrevistas se basan en una guía de asuntos o preguntas, donde el entrevistador tiene la libertad de adicionar preguntas para precisar conceptos u obtener mayor información sobre los temas deseados, o sea que no todas las preguntas están predeterminadas (Baptista, et. al. 1991:597). En este sentido la entrevista semi estructurada nos permitió un dialogo abierto y flexible con cada uno de los casos, para lo cual se diseñó un instrumento con el fin de recolectar información que permita identificar los modelos explicativos de los casos con respecto al concepto de respiración y su relación con otros procesos que se presentan en los seres vivos. P á g i n a | 34 Esta entrevista posibilitó a partir de un diseño guía, la elaboración de nuevas preguntas a la luz de las respuestas de los estudiantes, además permitió retomar ideas o preguntas que ya fueron abordadas, dando espacio a mayor profundización sobre el concepto. Para un análisis más detallado de la información suministrada por los casos, se realizaron grabaciones de audio durante las sesiones de entrevista, para su posterior transcripción precisa, que permita la tabulación y triangulación de los hallazgos. (Ver anexo 3) 3.5.3 Generación de espacios académicos. Esta metodología nos permitió generar espacios de reflexión mediante la utilización de instrumentos diseñados con base a los desarrollos teóricos de Otto Warbur y las categorías de análisis seleccionadas, básicamente consta de tres instrumentos, dos talleres iconográficos y un cuestionario virtual. Por medio de este tipo de espacios los casos desarrollaron dos talleres, el iconográfico y el de contexto, los cuales fueron diseñados a partir de una rigurosa selección de imágenes relacionadas con la respiración, las cuales vinculadas a preguntas intencionadas permitieron evidenciar la forma como los casos asumen el concepto de respiración pero desde una perspectiva más visual. En el Taller Iconográfico Virtual además de profundizar en el desarrollo del concepto se buscó comprender la forma como los casos entienden la vinculación de otros sistemas biológicos como el digestivo, el excretor y el circulatorio en el funcionamiento de los mecanismos respiratorios a nivel pulmonar y celular. Luego se profundiza de manera más detallada en los mecanismos que vinculan el sistema circulatorio con la fase de transporte en la respiración, como parte fundamental de este proceso y teniendo en cuenta los aportes desarrollado por el teórico Otto Warburg. (Ver anexo 4) Otro de los instrumentos empleados fue el Taller de Contexto, este instrumento fue diseñado para una constatación final del concepto, para ello las preguntas se estructuraron de forma P á g i n a | 35 contextualizada a partir de situaciones cotidianas que a su vez son relacionadas con imágenes, buscando generar en los casos una reflexión acerca de la respiración como proceso vital y cotidiano que les permita acercarse a otras formas de expresar y conceptualizar frente a esta función biológica. (ver anexo 5) Es importante destacar que la realización de estos talleres por medio escrito, permitió a los casos emplear otro medio de comunicación mediante al cual tiene acceso no solo a la palabra sino a un espacio de reflexión más amplio y menos inmediato que el de la entrevista. Además las diferentes maneras de indagar permiten explorar otros mecanismos de comunicación sin la presión del tiempo y el espacio, con lo cual las construcciones conceptuales de los casos son elaboradas desde otro contexto, menos espontaneo y más analítico. El diseño de cada instrumento y el desarrollo por parte de cada uno de los casos se incluye en el apartado de los anexos. 3.6 Validación Cada instrumento fue validado con pares de la línea de investigación, por medio de la socialización en seminarios académicos, que permitieron el debate, aportes y correcciones, en la búsqueda de afianzar la pertinencia y viabilidad de cada instrumento. Algunos fueron revisados y asesorados por expertos en el área de biología y la bioquímica, quienes aportaron elementos fundamentales para guiar la búsqueda de las construcciones conceptuales de los casos. Cada instrumento fue testeado inicialmente mediante varias pruebas piloto, que permitieron reorientar detalles en el diseño de cada instrumento, en la búsqueda de un registro eficaz de la experiencia de los casos, evitando preguntas guiadas o dispersas y permitiendo obtener la P á g i n a | 36 información correspondiente a sus interpretaciones conceptuales, las cuales son el insumo fundamental para el posterior análisis y triangulación de resultados. 3.7 Sistematización y análisis de la información. Para la sistematización, el análisis y la interpretación de los modelos explicativos de los casos, se utilizaron las matrices de doble entrada, para organizar la información en la búsqueda de un significado coherente de sus construcciones, las matrices se establecen “como herramientas que posibilitaron visualizar las relaciones que se establecían entre las categorías y los temas, de igual manera interpretar los resultados de la investigación y entender el fenómeno de estudio” (Baptista, et. al, 1991:654). Para el análisis se consideró como vía más adecuada el análisis por palabras, dando relevancia a los conceptos que de manera más representativa relacionaban los participantes en sus descripciones acerca del concepto y que, además, hacían referencia a las categorías apriorísticas y a los modelos teóricos respecto a la respiración(Baptista, et al. 1991:654). En esta matriz se relacionaron las palabras seleccionadas de manera horizontal para determinar cómo comprende el concepto cada caso, en relación a todas las preguntas. Y en forma vertical el análisis vincula la comprensión de cada pregunta respecto a todos los casos. Permitiendo realizar un análisis más profundo de los modelos explicativos de cada caso frente al concepto en relación con las categorías. Se establecieron códigos de color para resaltar la relación entre los conceptos e ideas empleadas por los casos y las categorías de análisis. Así en el análisis de cada matriz se resaltan las palabras o líneas con el color correspondiente a la categoría apriorística que la explica. P á g i n a | 37 CATEGORÍA APRIORÍSTICA CODIGO La respiración como función necesaria para vivir La respiración entendidacomo intercambio de gases que ocurre en los pulmones La respiración entendida como campo relacional donde interactúan varios sistemas La respiración como un proceso para la transformación de energía La respiración como una serie de reacciones químicas en la mitocondria celular Del análisis de la información organizada en la matriz se determinaron los asertos, los cuales se entienden como la interpretación que hacen los investigadores de las conceptualizaciones que presentaron como común denominador cada uno de los casos, en forma vertical indican la relación de todos los casos frente a una pregunta y en forma horizontal la construcción de cada caso frente al conjunto de interrogantes. La confrontación del conjunto de matrices elaboradas a partir de cada instrumento nos permitió realizar una posterior triangulación que dio cuenta de los modelos explicativos de los casos participantes frente a las categorías de análisis, los modelos teóricos y las percepciones de los investigadores. (Ver anexo 2) P á g i n a | 38 CAPITULO 4 HALLAZGOS A partir del análisis del estado de la discusión sobre respiración, del clásico y de la información suministrada por los casos, se logaron los siguientes hallazgos: (Ver anexo 2) 4.1 La respiración como función necesaria para vivir La respiración es algo indispensable para que el ser humano pueda sobrevivir, todos los seres humanos necesitamos respirar puesto que sin esto no podríamos vivir. En otras palabras, la respiración es algo natural y por tal motivo debe realizarse. Al enfatizar sobre la finalidad de la respiración los cuatro casos expresan que los seres vivos respiran debido a que es una condición necesaria para vivir. Por ejemplo el C3 afirma “Porque es necesario para mantenerse vivo” Por otro lado los C3 y C4 le otorgan funciones purificadoras y de limpieza a la respiración, Además el C2 plantea que “el oxígeno respirado es el motor para el organismo”. En este tipo de explicaciones es claro ver que los seres vivos respiran debido a que es una condición necesaria para vivir. Se podría pensar que esta visión tiene correspondencia con el modelo vitalista propuesto por Tamayo (2008), donde los filósofos griegos consideraban la respiración como una condición fundamental para la vida y para la conciencia, sin llegar a mencionar los mecanismos que ocurren y sin plantear relaciones con la obtención de energía; como lo plantea Warburg, “necesitamos saber no más que la respiración y la fermentación aquí son reacciones produciendo energía y que sintetizan el adenosíntrifosfato rico en energía, a través de la cual la energía de la respiración y la fermentación se pone a disposición para la vida” (1956:309). P á g i n a | 39 4.2 La respiración como intercambio de gases que ocurre en los pulmones La respiración es un mecanismo que se lleva a cabo en los pulmones donde sucede un intercambio gaseoso. El oxígeno que entra al organismo se convierte en dióxido de carbono, el cual es eliminado como sustancia impura o dañina para el organismo Los cuatro casos mencionan que el oxígeno es indispensable para que el cuerpo funcione bien. Al respecto el C4 dice “que el oxígeno nos ayuda a poder vivir”, Del mismo modo hacen alusión a los pulmones como lugar donde ocurre la respiración, para el C4 “desde la nariz hasta los pulmones…Que uno inhala, como que entra a los pulmones y vuelve y exhala”. Los casos C2, C3 y C4 señalan que “se exhala oxígeno y las cosas malas”. Sólo el C1 considera que “el oxígeno entra al organismo y se convierte en dióxido de carbono, el cual es eliminado como una sustancia dañina para el cuerpo”. En algunas situaciones los casos definen la respiración como un intercambio de gases, donde se inhala oxígeno y se exhala dióxido de carbono, aunque a veces se presentan confusiones entre las sustancias que entran y salen del proceso. Sólo el C1 considera que “el oxígeno es transportado por la sangre a la célula”, pero no menciona el mecanismo por el cual se da este proceso. Además no aclara la vía por el cual el dióxido es expulsado del cuerpo. Se puede interpretar que los cuatro casos mencionan la respiración como sinónimo el intercambio de gases, tienen su correspondencia con los aportes de Prestly quien propone que la sangre llega a los pulmones cargada de flogisto y sale desflogisticada. Donde la exhalación elimina el exceso de flogisto. Estas descripciones también tienen relación con el mecanismo de la respiración de acuerdo a las descripciones realizadas por la mecánica respiratoria de Galeno, quien estudio los aspectos anatómicos del corazón y el pulmón (Tamayo 2001:59- 60). P á g i n a | 40 Por otro lado existe propensión a confundir el papel del dióxido de carbono y el oxígeno durante el proceso; y muchos desconocen que para los seres vivos, en últimas, la finalidad de la respiración es la obtención de energía (Cañal,et al., 2006:401–410). Los cuatro casos al considerar los pulmones como lugar donde ocurre la respiración, hacen referencia a la mecánica respiratoria, aclarando que el oxígeno se reparte por todo el cuerpo, pero sin tener en cuenta los procesos que se dan al interior de las células del cuerpo, como lo plantea Warburg “el oxígeno se difunde a través de las paredes de los capilares en las células de los tejidos, donde se utiliza para la respiración. Por ello sólo ofrece a los tejidos el oxígeno que ha tomado en los pulmones, pero no lo utiliza en su camino en cualquier reacción química” (Warburg, 1928: 2834). En este mismo sentido una de las tendencias de los estudiantes sobre la respiración “es vincularla directamente con el intercambio de gases, donde los pulmones juegan papel protagónico, distanciado casi por completo de los procesos de transformación de energía por el organismo” (Tamayo y Sanmartí, 2002:15). 4.3 La respiración como campo relacional donde interactúan otros sistemas Entender la respiración como un campo relacional no solo hace referencia a la ventilación, el intercambio de gases, y la obtención de energía. Sino que además permite ver la interrelación con el sistema sanguíneo, con conceptos de nutrición y digestión y la conexión con los procesos bioenergéticas. En la indagación verbal todos los casos mencionan la relación con el sistema circulatorio. El C1 expresa que “a través del sistema circulatorio el oxígeno va a la sangre”. El C2 señala que “cuando en el corazón hay oxigeno ahí es donde está ayudando… el sistema circulatorio”. El C3 no aclara P á g i n a | 41 como se relaciona y el C4 manifiesta que “el oxígeno es el que le ayuda a que la sangre pase, como un impulso”. Solo el C3 establece relación con el sistema digestivo, al afirmar que “cuando olemos algo maluco nos da ganas de vomitar”. En cuanto al cuestionario iconográfico los C2 y C3 expresan que en “todos los sistemas” del cuerpo interviene la respiración, pero sin explicar cómo o en qué sentido se da dicha relación. El C1 establece nuevamente relación con “el sistema sanguíneo ”y añade “el sistema respiratorio”, pero tampoco explica cómo se da la relación entre los sistemas. Se puede interpretar que ninguno de los casos considera la respiración como un campo relacional. Todos los casos mencionan que hay una relación con el sistema circulatorio pero no describen de qué manera se hace. Pareciera no integrar los procesos involucrados en la respiración, que culminan a nivel celular, y sin mencionar que “la función del aparato respiratorio es la de actuar de intermediario en el proceso de la respiración celular” (García, 2006:85). Sin embargo el C1 señala la funcionalidad del sistema respiratorio y considera que “el oxígeno es transportado por la sangre a la célula”, sin embargo no menciona el mecanismo por el cual se da este proceso aunque tiene claro que interviene el sistema circulatorio. Acercándose a los aportes de Warbur cuando establece que: La función de la hemoglobina en el cuerpo es básica. En los capilares de los pulmones la hemoglobina recoge el oxígeno, lo transporta a través de la sangre corriente a través del cuerpo y lo entrega por disociación a los capilares de los tejidos en los que la presión del oxígeno es menor (Warburg, 1928:2834). Pese a que los esquemas presentan de manera explícita los mecanismos y los procesos que intervienen en la respiración, ninguno de los cuatro casos expresan como en la respiración P á g i n a | 42 intervienen otros sistemas biológicos, las investigaciones han llevado a concluir que existen dificultades para que los estudiantes integren y relacionen el funcionamiento de los sistemas respiratorio y circulatorio. (Banet & Núñez, 1990) y (Tamayo, 2001). Tampoco consideran relaciones con la nutrición y digestión o con los procesos bioenergéticas. 4.4 La respiración como un proceso para la transformación de energía Consiste en la utilización del oxígeno tomado del entorno, en una serie de reacciones de óxido reducción, que permiten la transformación de la energía contenida en los enlaces de las moléculas orgánicas. Al oxidar estos compuestos también se produce CO 2 y H2O. En relación a esta categoría en el cuestionario iconográfico, el C1 señala que “al darse el proceso de intercambio de gases en las células, está a su vez genera energía por el trabajo realizado”. El C4 considera que “sin oxígeno sería difícil producir energía”. El C2 y el C3 no responden. En cuanto al taller de contexto los cuatro casos señalan que a mayor disposición de oxigeno mayor será la obtención de energía. El C1 y C3 consideran que los azucares son los encargados de darle energía al cuerpo, para el C3 “los azucares son importantes para el cuerpo, porque son los encargados de darle energía al cuerpo”. Ninguno de los cuatro casos describe lo que pasa con el oxígeno una vez llega a las células del cuerpo, no mencionan que ocurren reacciones químicas entre el oxígeno y las moléculas orgánicas provenientes de los nutrientes, como lo plantea Warburg, “químicamente hablando, la respiración es una oxidación por el oxígeno del aire, y por lo tanto, el fermento de la respiración es una sustancia que toma el oxígeno del aire y lo transfiere a las sustancias orgánicas” (Warburg, 1928:1833). Se puede asumir que los cuatro casos consideran que el oxígeno es el encargado de producir la energía necesaria para el cuerpo, sin embargo no logran establecer la relación de la energía P á g i n a | 43 contenida en los azucares con el oxígeno para llevar a cabo los procesos que se dan en el interior de la célula. Aunque a través del cuestionario iconográfico y de contexto, los casos tienden a relacionar en algunos aspectos la energía con la respiración, al construir un concepto general de la respiración, no consideran la energía dentro sus elaboraciones, en términos generales para ellos el proceso de la respiración ocurre cuando inhalamos y exhalamos, el oxígeno llega a los pulmones, pasa a la sangre y se distribuye a todo el cuerpo. En concordancia con esto, Pérez (1993:345) afirma que: Cuando se habla de la respiración se visibiliza más como un intercambio de gases, antes que la función energética. Además señala la importancia de reconocer la respiración como proceso energético en la comprensión del concepto de nutrición, pero este concepto es difícil de asimilar y que no es posible hacerlo hasta tener una formación especial en biología. De acuerdo con estas consideraciones y las ideas que expresan los casos, se puede interpretar que no establecen una relación con los procesos de transformación de energía. Necesitamos saber no más que la respiración y la fermentación aquí son reacciones produciendo energía y que sintetizan el adenosíntrifosfato rico en energía, a través de la cual la energía de la respiración y la fermentación se pone a disposición para la vida (Warburg, 1956: 309). 4.5 La respiración como una serie de reacciones químicas en la mitocondria celular La respiración es un proceso de transformación bioquímica a nivel mitocondrial, de los substratos orgánicos provenientes de los alimentos y el oxígeno, dispuestos en el interior de la célu la a través P á g i n a | 44 del transporte de solutos en las membranas celulares. Gracias a esta transformación las células obtienen el ATP, que es almacenado en forma de energía química. En general ninguno de los cuatro casos parece encontrar una relación directa entre los procesos al interior de la célula y la respiración, pese a que a través de los talleres iconográficos y de contexto el C1 afirma que “las células del cuerpo, absorben el 02 y expulsan el CO 2”, y por otro lado establece que “las células generan energía por el trabajo realizado”, no deja claro la relación que existe entre ambos procesos. También a través de las imágenes iconográficas el C3 relaciona las células como las “encargadas de absorber el dióxido y expulsar el oxígeno”, asumiendo que es en ellas que se da un intercambio gaseoso y no una transformación química. En este sentido con el taller de contexto el C4 afirma que son “las células de los músculos que el colibrí utiliza llamadas mitocondrias encargadas de transformar energía”, aunque menciona el proceso que ocurre y el lugar específico donde se da, solo lo hace aludiendo a la situación de contexto y no lo retoma en ninguna otra explicación, no lo considera en la construcción final del concepto. En este sentido las consideraciones de los cuatro casos no guardan relación con los aportes de Warburg, quien afirma que: Al principio, uno podría pensar que es indiferente como obtiene las células su energía ya sea de la respiración o de la fermentación, ya que la energía de ambas reacciones se transforma en la energía del trifosfato de adenosina, y sin embargo, la adenosina trifosfato = adenosina trifosfato. Esta ecuación es ciertamente correcta químicamente y energéticamente, pero no es correcto morfológicamente, ya que, aunque la respiración se lleva a cabo en su mayor parte en la estructura de la grana. (Warburg, 1956:309) Para Tamayo las explicaciones de los estudiantes sobre respiración, desde los paradigmas de intercambio de gases y de combustión, hacen pensar que son verdaderos obstáculos para la P á g i n a | 45 comprensión de la respiración como proceso directamente responsable de la obtención y transformación de la energía a nivel mitocondrial (Tamayo, 2001) Además, algunos estudios demuestran que muchos alumnos, desconocen la naturaleza de las sustancias que intervienen en la respiración celular, ignoran los detalles más elementales, y muchos consideran a la respiración como un proceso básicamente pulmonar (Banet, et. al, 1990. Situación que se podría explicar de la manera desarticulada como se aborda la fase química de la respiración. También consideran Ferreiro y Oceelli, que la respiración celular es desarrollada como un concepto aislado dentro de otros temas y no en relación a aquellos donde sería fundamental para una mejor comprensión de la temática. (2008) P á g i n a | 46 CAPITULO 5 CONSIDERACIONES FINALES A partir de esta investigación se puede interpretar que la respiración es un tema de estudio centrada en la mecánica respiratoria, enfatizando su explicación en el intercambio de gases e invisibilizando los procesos relacionados con la obtención de energía. Es así como en esencia los estudiantes entienden la respiración sólo como un proceso de intercambio de gases que se da en los pulmones, donde se inhala el oxígeno que se esparce por todo el cuerpo y se exhala dióxido de carbono. Para comprender a fondo los mecanismos implicados en los procesos respiratorios es necesario vincular diversos conceptos básicos relacionados con varios campos del conocimiento como la química, la física, la bioquímica, entre otros. Es además imprescindible considerar que para la comprensión de este proceso vital, es necesario asumirla como un proceso multisistémico que abarca diversos fenómenos desde la ventilación, el transporte de gases, la transformación de energía a nivel celular. Para entender los mecanismos de obtención de energía es necesario abarcar conceptos relacionados con la digestión y la nutrición, además de los procesos bioenergéticas. Es claro que se dificulta percibir la respiración como mecanismo para la transformación de la energía y como este proceso se realiza al interior de la mitocondria celular. Podría decirse que los estudiantes tienen concepciones muy P á g i n a | 47 dispersas sobre los procesos celulares que les dificulta hacer relaciones con los mecanismos respiratorios, aun cuando ellos hacen parte de su cotidianidad. Al hecho de que el concepto de respiración sea un campo complejo de estudio, se suma a la dificultad de relacionarlo con procesos fisiológicos a nivel microscópico y sus implicaciones al nivel de otros sistemas, no lograr este nivel de abstracción dificulta que el estudiante pueda conceptualizar y hacer relaciones al respecto . Frente a las construcciones conceptuales los estudiantes presentan mayores dificultades para realízalas de forma directamente verbal, esto puede ser debido a la pobreza conceptual; sin embargo al relacionar imágenes y contextos cotidianos parecen encontrar formas de identificarse más con el concepto y percibir diversas relaciones. En el contexto de la enseñanza hay una pobre vinculación de la Historia y epistemología a la hora de presentar los procesos relacionados con la respiración, dificultando mostrar este concepto como una construcción permanente que atiende a los contextos y necesidades de cada época, e impidiendo acercar a el estudiante con el pasado y el presente de estos desarrollos contextuales. Como tentativa para la enseñanza del concepto de respiración se diseña una secuencia didáctica en la que sé que se resignifica la respiración como un campo relacional y donde se articula las diferentes fases del proceso. (Ver anexo 1) P á g i n a | 48 RECOMENDACIONES Teniendo en cuenta los hallazgos y consideraciones finales de la presente investigación se plantean las siguientes recomendaciones: Se debe asumir la respiración como un campo relacional que no solo hace referencia a la ventilación, el intercambio de gases, y a la obtención de energía. Sino que además permite ver la interrelación con el sistema sanguíneo, con conceptos de nutrición y digestión y la conexión con los procesos bioenergéticas. En necesario procurar la comprensión de conceptos básicos de biología celular, molecular y bioquímica, antes de formalizar el concepto de respiración como un campo complejo. Para lograr una mejor comprensión del proceso de respiración es necesario establecer con claridad que el proceso de intercambio gaseoso está ligado al proceso alterno que se da a nivel celular donde el oxígeno interviene en los procesos para transformar la energía, que luego es almacenada. Tal como lo han considerado Tamayo (2001) y Quesada (2011), entre otros, encontramos que es necesario revisar los contenidos de biología, seleccionar y jerarquizarlos temas que se consideran apropiados. Con el fin de darle una secuenciación que permita mejores relaciones entre los procesos sistémicos del organismo. Es importante utilizar la historia y la epistemología como uno de los recursos para abordar las diferentes construcciones conceptuales que se han dado a lo largo de la historia para explicar el concepto de respiración y como los aportes de los nuevos hallazgos científicos han permitido resignificarlo. P á g i n a | 49 Es necesario profundizar aún más en la indagación de las formas como los estudiantes comprenden este concepto, en especial como elaboran las relaciones con el funcionamiento de otros sistemas, esto para optimizar las rutas de validación para la elaboración de materiales didácticos. En la búsqueda de otras formas para abordar la comprensión del tema de respiración proponemos una ruta didáctica que enfatiza en una visión sistémica, en la que se relacionen los procesos biológicos con la obtención de energía, como finalidad primordial del proceso. P á g i n a | 50 ANEXO 1 - SECUENCIA DIDACTICA La enseñanza es un acontecimiento tan complejo que constantemente necesita ser pensada, “ Es el profesor desde este punto de vista, el que diagnostica los problemas, formula hipótesis de trabajo, experimenta y evalúa dichas hipótesis, elige sus materiales, diseña las actividades, relaciona conocimientos diversos; es en definitiva, un investigador en el aula”. (Porlán, et.al., 1996:17). Por tanto el maestro debe reconocerse como un intelectual, que tiene la posibilidad de tomar decisiones, ve posibilidades se, tiene la oportunidad de hacer cosas distintas. “el maestro que se reconoce a sí mismo como un sujeto cognoscente es capaz de intervenir en el desarrollo del conocimiento, transformarlo y enriquecerlo de acuerdo a sus necesidades particulares”. (García, 1997:35) A través de la secuencia didáctica el maestro hace visible su liderazgo para crear, para modificar el rumbo de una clase y accionar su práctica de acuerdo a las demandas del contexto, e intereses, es decir propone acciones que planteen otras maneras de comprender la ciencia atendiendo a las necesidades diversas de los estudiantes. También es importante señalar los aportes de la historia y la epistemología en el estudio y análisis de los temas de ciencias naturales. Según Mathews (1991:141-155), “el pasado de la ciencia puede iluminar el presente del aprendizaje científico”, por lo que la categorización de las concepciones previas en los distintos paradigmas explicativos puede contribuir a identificar obstáculos y generar herramientas para el diseño de nuevas formas de trabajo en el aula, que permita mirar al estudiante como alguien que tiene algo que aportar, algo que decir, y tiene su historia, su cultura y sus valores. Esto permite tener en cuenta que la ciencia es una construcción social, donde el estudiante reconozca su historia, se cuestione y tenga también la posibilidad de construir su propia manera de ver y aportarle al mundo. P á g i n a | 51 PREGUNTA CENTRAL ¿Qué relación hay entre el proceso de la respiración y la manera como se obtiene la energía necesaria para vivir? OBJETIVO GENERAL Entender la respiración como un proceso en el que intervienen varios sistemas biológicos para llevar a cabo la transformación de la energía necesaria para la vida. OBJETIVOS ESPECIFICOS Establecer que la respiración es un proceso que involucra las fases de ventilación, intercambio gaseoso, circulación y liberación de energía a nivel celular. Reconocer la respiración como un campo relacional en el que intervienen el sistema respiratorio, circulatorio, digestivo y excretor. Entender como el oxígeno tomado del aire es el que participa en las reacciones químicas que desencadenan la liberación de la energía contenida en los alimentos. P á g i n a | 52 1. ACTIVIDADES DE EXPLORACION A través de esta actividad el maestro indaga la forma como los estudiantes comprenden el concepto. TIEMPO ESTIMADO: 1 HORA ACTIVIDAD 1. RULETA DEL SABER Ubicar el grupo de estudiantes en mesa redonda Cada estudiante gira la flecha de la ruleta hasta que se detenga en un número. El docente procede a leer la actividad que corresponde al número seleccionado, según corresponda a l siguiente listado: 1. ¿Puedes explicar que entiendes por respiración? 2. ¿Para qué crees que respiramos? * 3. Sede el turno 4. ¿En qué parte del cuerpo crees que ocurre la respiración? * 5. ¿Qué crees tú que inhalamos y exhalamos? 6. Ganas un dulce 7. ¿Podrías describir cual es la función del oxígeno en el proceso de la respiración? 8. Tira de nuevo P á g i n a | 53 9. ¿Crees que el proceso de respiración funciona de manera independiente o está relacionado con otros sistemas, como circulatorio, digestivo, excretor? Explica tu respuesta 10. Ganas un dulce 2. INTRODUCCION DE NUEVOS MODELOS EXPLICATIVOS TIEMPO ESTIMADO: 3 HORAS Las actividades que se plantean en esta fase, pretenden ayudar a los estudiantes a estructurar sus ideas y concepciones en relación con la respiración. El desarrollo de este concepto a través de la historia y las explicaciones que se pueden dar a la luz de nuevos hallazgos. Con esto se pretende que puedan incorporar nuevas ideas o procesos, que sean importantes para ellos y les permitan elaborar nuevas explicaciones que estén acorde con algunas construcciones científicas. Actividad 2.LA RESPIRACION A TRAVES DE LA HISTORIA A través de esta actividad se pretende que el estudiante conozca los diversos paradigmas explicativos en los que se ha construido el concepto de respiración través de la historia, atendiendo a las necesidades e intereses de cada época. Esta información será expuesta por el profesor por medio del esquema típico de una línea de tiempo. P á g i n a | 54 •la respiración para ls griegos se consideraba como una condición para la vida y para la conciencia, en donde tanto el aliento como la sangre son consideradas como una doble fuente de vida. y situaban al corazón como el órgano receptor del aliento y como tal, el órgano respiratorio. (vitalismo) la respiración en la antigüedad. •Aristóteles presenta la respiración con una finalidad netamente fisiológica; elimina sus posibles relaciones con las sensaciones, con el alma, y hace de la respiración un mecanismo de refrigeración del calor interno. •En el siglo XVII y XVIII se imponen las ideas de Galeno, quien estudia los aspectos anatómicos del pulmón y del corazón, además de estudiar la mecánica respiratoria. Llega a concluir que las funciones de la respiración son: la refrigeración del cuerpo, producir el aliento vital y el calor interno, lo cual sucede en el corazón, y eliminar del cuerpo productos fuliginosos. (mecanicista) La respiración para los científicos modernos •En el siglo XVIII Para Lavoisier, “la respiración es una combustión lenta de una porción de carbono que contiene la sangre, y que el calor animal lo mantiene una porción de calórico que se desprende cuando el aire vital de la atmósfera se convierte en gas carbónico, como ocurre en toda combustión del carbono” (combustión) •A finales del siglo XIX con el descubrimiento de las mitocondrias, los citocromos y los estudios metabólicos, se llegó a diferenciar entre respiración y combustión. Consolidacion del concepto •A principios del siglo XX con el descubrimiento de las deshidrogenasas, las enzimas respiratorias, la glucólisis, el ciclo de Krebs y el ciclo del ATP, se llega a proponer un modelo para la respiración a nivel molecular. La última fase en el desarrollo de los conceptos de la bioenergética se dan a nivel ultraestructural. (teoría quimiosmotica) P á g i n a | 55 ACTIVIDAD 3. PRESENTACION AUDIOVISUAL DE LA RESPIRACION Por medio de la explicación audiovisual el estudiante podrá encontrar las relaciones necesarias para anclar el proceso de respiración, con el transporte que se da en el sistema circulatorio, la función de la hemoglobina, la transformación oxígeno y la liberación de energía a nivel celular para el posterior intercambio de gases que se da en los pulmones, el cual finaliza con la expulsión del CO 2. Y con ello percibir la respiración como un proceso multisistémico, que sucede más allá de los pulmones, para cumplir una función más fundamental que el intercambio de gases, como es la liberación de energía. Es importante que el profesor, se detenga a medida que avanza la información relevante en los videos, para enfatizar la importancia de dichos procesos, ampliar la información y aclarar dudas. Video 1.: http://www.youtube.com/watch?v=VzhefVyGfs4 Tiempo: 12 min. Este es un resumen del proceso respiratorio, donde se involucra el trasporte del oxígeno y el CO2 por medio del sistema circulatorio y detalla como dentro de la célula se da la trasformación de las moléculas orgánicas provenientes de los alimentos para la liberación de energía contenida en sus enlaces. Video 2: http://www.youtube.com/watch?v=FGhcCNxtmpA Tiempo: 35 min. Este video muestra de manera didáctica el recorrido de la molécula de oxigeno O 2 cuando entra al sistema respiratorio y su transporte por el sistema sanguíneo. Video 3: http://www.youtube.com/watch?v=H_jqjQ5htpA Este video hasta el min 3:50 muestra claramente como en el proceso de respiración de da la producción de energía necesaria para el funcionamiento del cuerpo, explica de manera analógica a la célula como una máquina que transforma el oxígeno y las moléculas orgánicas en CO2 y liberando energía. P á g i n a | 56 ¿QUE APRENDISTE? Al final cada estudiante deberá realizar en su cuaderno una síntesis donde integre las principales ideas de los tres videos. Ellos podrán remitirse nuevamente a los videos o consultar textos relacionados. 3. ACTIVIDADES DE ESTRUCTURACION TIEMPO ESTIMADO: 2 HORAS En esta fase se busca que los estudiantes puedan dar nuevos significados a sus ideas, partiendo de las nuevas relaciones que hayan logrado establecer con las actividades anteriores. A partir de esto ellos podrán construir su propio conocimiento acerca del proceso respiratorio, partiendo de situaciones reales y de sus propios intereses, para que luego puedan aplicar lo aprendido. ACTIVIDAD 4. La respiración aporta oxígeno a las células y libera dióxido de carbono Con frecuencia utilizamos el término de respiración como sinónimo de respiración pulmonar, a la que se refiere su raíz latina. En este sentido, respiración se refiere al intercambio de gases: P á g i n a | 57 un organismo obtiene O2 de su ambiente y libera CO 2. Los biólogos también refieren la respiración como la obtención aeróbica de energía por las células a partir de las moléculas del alimento. Para nuestro caso ambas etapas hacen parte del mismo proceso, la respiración. El intercambio de gases y la obtención de energía a nivel celular están relacionados muy estrechamente. Mientras la gimnasta de la fotografía avanza en su rutina, sus pulmones incorporan el O2 del aire y los pasan al torrente sanguíneo, el cual lleva el O 2 a las células musculares. Las mitocondrias de las células musculares utilizan ese O2 en la respiración, obteniendo la energía del azúcar y otras moléculas orgánicas que la gimnasta obtuvo del alimento varias horas antes. Las células musculares entonces usan esa energía para contraerse. La contracción simultánea de muchos miles de células musculares, controlada con precisión por el sistema nervioso, producen el movimiento del cuerpo de la gimnasta. El torrente sanguíneo y los pulmones también llevan a cabo la función vital de desechar el CO2 producido por la respiración. ¿Cómo está relacionado el intercambio de gases en los pulmones, con la obtención de energía? ACTIVIDAD 5. En el cuaderno Realiza un esquema del cuerpo humano y los sistemas relacionados con la respiración, muestra el recorrido de la molécula de oxigeno dentro del cuerpo, indicando por medio de flechas su recorrido y lo que ocurre en cada estación. 4. ACTIVIDADES DE APLICACIÓN A NUEVAS SITUACIONES Las actividades que se exponen, en esta fase tienen como finalidad que el estudiante pueda transferir y aplicar lo aprendido a otras situaciones P á g i n a | 58 TIEMPO: 1 HORA ACTIVIDAD 6. LA RESPIRACIÓN EN ALGUNAS SITUACIONES APLICADAS A LA VIDA COTIDIANA Para esta actividad se propone a los estudiantes la lectura de dos situaciones relacionadas con el intercambio de gases, el transporte y la obtención de energía. Al final de la lectura el estudiante debe aplicar los conceptos para responder los interrogantes, dando cuenta de la apropiación del concepto de respiración y sus relaciones. LECTURA 1. Este caso muestra claramente la importancia del sistema sanguíneo para la respiración y la función del oxígeno en dicho proceso. Miles de espectadores gritaban entusiasmados cuando los primeros participantes en la carrera de esquí a campo traviesa entraron en la recta final en los Juegos Olímpicos de Invierno 2002. Conforme la agotadora carrera se aproximaba a su fin, los esquiadores se veían claramente exhaustos, luchando por obtener energía para un último esfuerzo. Sin embargo, uno de ellos se veía muy fuerte: Johann Mühlegg, competidor de España, se colocó al frente de los demás, para terminar casi 15 segundos antes que el esquiador que quedó en segundo lugar. El triunfo de Mühlegg duró poco: casi tan pronto como terminó la carrera, fue despojado de sus medallas y expulsado de los juegos. ¿Su ofensa? Practicar doping. El doping es la administración de sustancias que aumentan la resistencia física de una persona incrementando la capacidad de la sangre para transportar oxígeno. Mühlegg logró esto inyectándose darbepoetina. Este fármaco simula el efecto de la hormona natural eritropoyetina (Epo), que también se administra en prácticas de doping. La eritropoyetina está presente en el cuerpo humano normal, donde estimula la médula ósea para producir más glóbulos rojos. Un cuerpo saludable produce suficiente Epo para garantizar que los glóbulos rojos sean remplazados conforme envejecen y mueren. P á g i n a | 59 Sin embargo, una inyección de Epo estimula la producción de una enorme cantidad adicional de glóbulos rojos, que incrementan la capacidad de la sangre para transportar oxígeno. ¿Las inyecciones de Epo realmente mejoran la resistencia? En un estudio, los investigadores asignaron 20 sujetos a uno de dos grupos, uno de los cuales recibió inyecciones de Epo. Después de cuatro semanas, los sujetos se sometieron a pruebas de resistencia y de consumo de oxígeno durante el ejercicio físico. Los individuos en el grupo al que se administró Epo tuvieron mayor resistencia y consumieron más oxígeno durante el ejercicio que los sujetos en el grupo control. Los investigadores concluyeron que las inyecciones de Epo mejoran la resistencia e incrementan la capacidad del cuerpo para transportar oxígeno. RESPONDE ¿Por qué la resistencia se mejora cuando hay moléculas adicionales de oxígeno en el torrente sanguíneo? ¿Puedes establecer alguna relación entre la abundante provisión de oxígeno y la obtención de energía? Piensa en estas preguntas conforme examinamos el papel del oxígeno en el suministro de energía a las células musculares. P á g i n a | 60 LECTURA 2. En este texto se evidencia la relación entre conceptos de nutrición, digestión y respiración. Haciendo gran énfasis en la obtención de energía por parte de las células. EL VUELO DEL COLIBRI Para algunos colibríes, la migración es una empresa muy peligrosa. Por ejemplo los colibríes de garganta rubí vuelan sin interrupción a lo largo de 1000 kilómetros de mar abierto, al cruzar el Golfo de México desde el sudeste de estados unidos hasta México y América Central. Para volar todos estos kilómetros sobre mar abierto, el colibrí de garganta rubi necesita almacenar una gran cantidad de energía. Los colibríes almacenan las moléculas con el mayor contenido energético posible –las grasas- y extraen de ellas la máxima energía aprovechable durante el vuelo. Un colibrí garganta rubi pesa de 2 a 3 gramos antes de ganar peso para la migración y aumenta hasta 2 gramos de grasa a finales del verano, con lo cual duplica su peso. Las grasas contienen mas del doble de energía por unidad de peso que las proteínas o los carbohidratos. Si un colibrí tuviese que almacenar glucógeno o proteína para obtener energía, seria demasiado pesado para levantar el vuelo. Sus alas apenas se distinguen pues baten el aire 60 veces por segundo, “quemando” calorías a un ritmo de 50 veces mayor que el de un ser humano promedio. Los colibríes necesitan comer frecuentemente; liban el néctar rico en azúcar de las flores para obtener energía y atrapan pequeñas insectos voladores para cubrir sus necesidades de proteínas. Las células de los músculos que el colibrí utiliza para volar están repletas de mitocondrias, de tal manera que cada una de esas células es capaz de producir grandes cantidades de ATP. Además, el sistema respiratorio del colibrí esta espléndidamente organizado para extraer oxigeno del aire, incluso en el momento de exhalar, lo que permite que los pulmones proporcionen un suministro constante de oxígeno a las células. Durante el vuelo extenuante, la respiración nunca falla por falta de oxígeno. RESPONDE P á g i n a | 61 ¿Establece la relación que hay entre el oxígeno tomado del aire por los colibríes y el néctar que liban de las flores? ¿Cómo transforma el colibri la energia contenida en los azucares para convertirla en movimiento muscular que impulsa su vuelo? P á g i n a | 62 ANEXO 2 MATRICES MATRIZ 1. ENTREVISTA SEMIESTRUCTURADA. Concepciones de los casos frente al concepto de respiración, función, ubicación y relación con otros sistemas. ¿Qué crees tú que inhalamos? ¿Qué crees tú que exhalamos? ¿Cómo crees tú que se da la respiración? ¿Qué destino toma entonces el oxígeno, después de estar en los pulmones?* ¿Sabes cómo se produce ese dióxido de carbono? Yo pienso que entra por la nariz y esta llega a los pulmones la cual expulsa lo que sale por la boca inhalamos un oxigeno cada vez más sucio y cada vez tiene más porcentaje de CO2 PREGUNTA ¿Puedes explicar que entiendes por respiración? ¿Para qué crees tú que respiramos? ¿En qué parte del cuerpo crees que ocurre la respiración? CASO C1 Es la capacidad que tiene el ser humano para absorber oxigeno… este llega a los pulmones así. Para vivir El oxígeno va hacia la sangre CO2, dióxido de carbono En los pulmones ¿Crees que el proceso de respiración funciona de manera independiente o está relacionado con otros sistemas, como circulatorio, digestivo, excretor? El circulatorio, evidentemente el oxígeno va hacia la sangre, entonces evidentemente también actúa el circulatorio. ASERTOS La respiración es la capacidad de absorber oxigeno llega a los pulmones y va a la sangre para vivir P á g i n a | 63 nosotros respiramos para poder dar oxígeno al cuerpo, al cerebro, porque si no respiramos no podríamos hacer nada C2 C3 Proceso mediante el cual inhalamos el aire exterior y el organismo se encarga de procesar eso, de organizar todo y llevar ese oxigeno que toma del exterior, llevarlo por todo el cuerpo. Si no respiramos el cuerpo yo creo que no funcionaría, porque a veces uno que se siente ahogado o así uno cree que ya se va a morir. Porque es necesario para mantenerse vivo En la espalda Oxígeno. En los pulmones Se dirige yo creo que hacia el cerebro un conducto que lleva el oxígeno al cerebro.también bombea el corazón… le ayuda al corazón para que pueda funcionar y hacer cosas Yo creo que el oxígeno es como el motor El aire entra y se bombea en los pulmones y cuando sale como que vuelve. Primero entra por la nariz, el aire, pues el oxígeno, se va por ahí por la laringe y se va a los pulmones. Los pulmones como que tienen una venitas, ya se esparcen por todo eso, y vuelve y contrae Oxígeno, pues y además de eso dióxido de carbono, ese aire contaminado también entra… se va a los pulmones, Se vuelve y se vota por la boca. Yo sé que ese oxígeno se va mediante todo el cuerpo Yo creo que es oxígeno otra vez el que vuelve a salir Cuando en el celebro o en el corazón hay oxigeno ahí es donde está ayudando… El sistema circulatorio eldigestivo Sí. Porque cuando olemos algo maluco que nos da ganas de vomitar. Lo mismo (oxígeno), pero yo creo que exhalamos las cosas malas. circulatorio… Si el digestivo Si, También La respiración es para dar el oxígeno que llega a los pulmones y es bombeado al cerebro y al corazón para vivir. Es un proceso para poder vivir, en el que se inhala oxigeno el cual llega a los pulmones y se va todo el cuerpo y luego se exhala con las cosas malas. P á g i n a | 64 El proceso que uno hace para poder vivir para poder vivir eso si lo tengo claro desde la nariz hasta los pulmones Que uno inhala, como que entra a los pulmones y vuelve y exhala C4 Proceso en el que se toma oxígeno para vivir asertos Para vivir Se da en los pulmones Oxígeno yo sé que en el aire no hay solo oxígeno, hay contaminantes, bacterias, pero que respiramos, pues que respiramos fundamental oxígenova a los pulmones y eso ayuda… pues el oxígeno nos ayuda a poder vivir, se va para el corazón Oxígeno… no… pues no sé..las cosas malas que inhalamos… Por ejemplo los gases de los carros Se inhala oxígeno para todo el cuerpo Se exhala Por ejemplo con el sistema circulatorio el oxígeno es el que le ayuda a que la sangre pase, Como un impulso Con el digestivo, no sé, no lo puedo relacionar. oxígeno y las cosas malas Interviene en forma conjunta con el sistema circulatorio Es un proceso para poder vivir en el que se inhala oxígeno y luego se exhala con las cosas malas Es un proceso para poder vivir, que se da en los pulmones, en el que se inhala oxígeno que va a todo el cuerpo a través del sistema circulatorio y luego se exhalan las cosas malas. P á g i n a | 65 MATRIZ 2. TALLER ICONOGRAFICO. Funcionalidad del proceso de respiración y relación con otros sistemas biológicos CASO PREGUNTA Observa la imagen, indicando en los círculos que se inhala y se exhala en el proceso de respiración y escribe en el cuadro lo que crees que ocurre entre los procesos de inhalar y exhalar ESQUEMA C1 C2 C3 C4 ASERTOS El oxígeno llega hasta los pulmones y se esparce por el cuerpo, a su vez este se convierte en Dióxido decarbono dentro del cuerpo y se expulsa. Se inhala oxígeno y se exhala dióxido de carbono. El oxígeno al entrar se dispersa por el cuerpo. Lo que se convierte en dióxido de carbono es la mezcla entre la glucosa que tenemos en el cuerpo y el oxígeno que respiramos Se inhala oxígeno que contiene gases y exhalamos dióxido de carbono Cuando inhalamos entra el oxígeno al cuerpo para así esparcirse por todo el cuerpo Exhalar es cuando el aire que se encuentra en los pulmones sale En la primera imagen observo que se inahalaoxígeno y los pulmones se agrandan en la segunda exhala dióxidode carbono y lo pulmones se vacían para un nuevo aire En el proceso de respiración se inhala oxígeno que llega a los pulmones y luego se esparce por todo el cuerpo y se exhala dióxido de carbono P á g i n a | 66 CASO PREGUNTA C1 C2 C3 C4 ASERTOS (1)El aire se absorbe por la nariz, pasa por la tráquea y llega hasta los pulmones donde se esparce el oxígeno Y llega hasta el alveolo donde las células lo absorben y lo convierten en CO2 (2) Esta imagen es la que mejor representa el proceso de respiración, puesto que en la imagen se muestra que a través de la nariz está entrando el oxígeno, y después se está expulsando el dióxido de carbono. (2) Creo que es este Ya que el aire entra al cuerpo y los pulmones se expanden, cuando sale el aire seria en sentido contrario y también tiene un proceso en las células. (2) La segunda nos dice mejor como se hace el proceso de respirar ya que nos muestra lo que inhalamos y lo que exhalamos La imagen que mejor representa la respiración es la segunda. Puesto que muestra la entrada de oxígeno y la expulsión del dióxido de carbono ESQUEMA (1) ¿Cuál de las siguientes imágenes crees que representa mejor la respiración? (2) Explica tu respuesta (3) P á g i n a | 67 PREGUNTA CASO C1 C2 C3 C4 ASERTOS 1. Ventilación 2. Circulación 3. Fase química 4. Intercambio de gases 1. Ventilación 2. Intercambio de gases 3. Fase química 4. Circulación 1. Intercambi o de gases 2. Ventilación 3. Circulación 4. Fase química 1. Ventilación 2. Intercambi o de gases 3. Circulación 4. Fase química Todas las fases conforman el proceso de la respiración, pero en el intercambio de gases, Se da el proceso más importante en el cual, se da la respiración de las células y expulsamos dióxido decarbono En casi todo el cuerpo, en las células, porque todo el cuerpo necesita el oxígeno. En el intercambio de gases ya que es en el momento en el que el cuerpo inhala los gases y es el que le da oxígeno a todo el cuerpo En el intercambiodeg ases ya que en este proceso se muestra como hay un intercambio en el que entra (oxigeno) y el que sale (carbono) En el intercambio de gases se da el proceso de la respiración, donde se inhala oxígeno y sale dióxido de carbono. ESQUEMA Circulación Entorno AIRE O AGUA Indique en qué lugar ocurren las fases de: Pulmones Fase química Intercambio de gases O2 CO2 Ventilación CO2 Hemoglobina ¿Según tu respuesta, donde se realiza al proceso de respiración? O2 Mitocondria P á g i n a | 68 PREGUNTA Observa las imágenes y siguiendo la secuencia de las flechas explica que proceso crees que está ocurriendo El siguiente esquema representa varios sistemas del cuerpo humano, ¿De estos cuales presentan interacción con el proceso de respiración? Explica cómo se daría dicha relación CASO C1 C2 C3 C4 ASERTOS Se está dando la respiración de las células del cuerpo, que absorben el 02 y expulsan el CO2 Se está dando el proceso de respiración en los pulmones, se genera un intercambio de oxígeno a través de los pulmones, para después ser distribuido por todo el cuerpo. En la primera imagen creo que es cuando entra el oxígeno al cuerpo Y en la segunda imagen es cuando sale del mismo y también en el proceso de inspiración y de espiración Creo que inhala y exhala Se está dando la respiración, donde entra el oxígeno. En el sistema respiratorio ya que por medio de este se adquiere el oxígeno del entorno y el sistema circulatorio, ya que el oxígeno se esparce por la sangre y llega a todas las células del cuerpo En todos los sistemas del cuerpo es necesario el proceso de respiración. Las células son las que se encargan de extraer el oxígeno y también se encargan de expulsarlo. Creería que la respiración es el proceso en el que intervienen en todos los sistemas ya que ella pasa por todos y sale, y en el momento de salir sale como carbono ESQUEMA P á g i n a | 69 Según este esquema, ¿podrías establecer qué relación se da entre la respiración y la energía? Asertos Al darse el proceso de intercambio de gases en las células, está a su vez generan energía por el trabajo realizado. No responde no sé qué pasa en este proceso Creo que es un proceso en el cual sin oxígeno sería difícil producir energía En la respiración el oxígeno que se inhala llega a los pulmones el cual se esparce a todas las células del cuerpo por medio de la sangre. En la respiración el oxígeno inhalado se intercambia en los pulmones para ser distribuido a todo el cuerpo convirtiendo en dióxido de carbono la de mezcla glucosa y oxígeno. La respiración se da en el intercambio de gases en el que se inhala oxígeno, que se esparce por el cuerpo, donde las células se encargan de extraerlo y expulsarlo La respiración es un proceso de intercambio de gases donde se inhala oxígeno y se exhala carbono CELULA Es en el intercambio de gases donde se genera energía por el trabajo. La respiración es un proceso de intercambio de gases que se da en los pulmones, donde se inhala el oxígeno que se esparce por todo el cuerpo y se exhala dióxido de carbono. P á g i n a | 70 MATRIZ 3. TALLER DE CONTEXTO PREGUNTA CONTEXTO 1. EL VUELO DEL COLIBRI. Con base en el texto anterior realiza un escrito sobre respiración, donde puedes de forma opcional, relacionar algunos de los siguientes conceptos: azucares, célula, pulmones, energía, inhalar, exhalar y oxígeno CASO C1 C2 CONTEXTO 2. DOPING EN ATLETAS. ¿Puedes establecer alguna relación entre la abundante provisión de oxígeno y la obtención de energía? CONTEXTO 3. ESCALADORES DE LA MONTAÑA ELEBORACION FINAL DEL CONCEPTO Durante la carrera la demanda de energía de los ciclistas es mucho mayor que en el reposo y su respiración es mucho más rápida. Teniendo en cuenta tus experiencias y tus consideraciones en los diferentes instrumentos: entrevista, taller iconográfico virtual y taller de contexto. Elabora un escrito donde expliques en que consiste para ti el proceso de la respiración, donde ocurre y cuál es su finalidad Si - No. Explica tu respuesta. ¿A cuál de estas causas crees que se debe? Indica la frase que mejor explique tu respuesta anterior Para la quema de calorías a su vez se necesita energía. Esta energía se da por medio de los azucares con la que nos alimentamos, y al mismo tiempo se necesita una constante obtención de oxígeno ya que necesitamos estar inhalando y exhalando contantemente para que aire llegue hasta nuestros pulmones, se dé el intercambio de gases y a su vez recobremos el aliento para seguir con el proceso de quema de calorías. Si, ya que a mayor cantidad de oxígeno, mayor será la obtención de energía, esto se da gracias a que cuando se inhala oxígeno las células lo absorben para liberar el dióxido, estas crean a su vez energía, por esto mientras mayor aire se consuma mayor liberación de energía habrá. Algunos órganos del necesitan más oxígeno Cuando hacemos el ejercicio de respirar estamos inhalando y exhalando oxígeno,algo que es vital para los seres vivos. Al inhalar entra oxígeno a los pulmones haciendo un recorrido y así terminar exhalando. Cuando estamos quemando mucha energía es allí cuando vemos que necesitamos la respiración con mayor potencia que lo habitual Sí. De alguna u otra forma siempre he creído que a respiración es una etapa importante para el desarrollo de nuestro organismo, y más si hablamos de la energía cuando uno está en gasto de ella la respiración toma un papel esencial, ya que cuando nos agitamos la respiración igual se nos dificulta la inhalación y exhalación de oxígeno. Al tener más oxígeno vamos a tener más resistencia No son algunos órganos del cuerpo los que necesitan oxígeno, sino que lo necesitan los pulmones Al correr casi todo el oxígeno que entra, pasa de los pulmones a la sangre y luego se lleva a los órganos que lo están gastando cuerpo Al correr casi todo el oxígeno que entra, pasa de los pulmones a la sangre y luego se lleva a los órganos que lo están gastando La respiración es el proceso por el cual se da la inhalación del O2 y la liberación del CO2. Esto se da por medio de la llegada del aire a los pulmones que se desplazan hasta las células del cuerpo en las cuales el O 2 es transformado en CO2 y así el O2pasa a la sangre para que este sea transportado al resto de los órganos del cuerpo mientras el CO2 es liberado Cuando hacemos el ejercicio de respirar estamos inhalando oxígeno y exhalando, entra por la nariz, pasa a los pulmones y también para la sangre. Creería que la finalidad de respirar es mantenernos con vida, ya que nuestro cuerpo necesita el oxígeno que entra para ayudar, a la sangre, los pulmones las demás partes del cuerpo que lo necesitan. P á g i n a | 71 Si, ya que los glóbulos rojos son los encargados de una mayor disposición de oxígeno, por esta razón al producir más oxigeno el cuerpo tendrá más energía y tendrá más resistencia. Creo aunque pienso que si uno respira más rápido la energía que produce el cuerpo se gastará más rápido. Algunos órganos del necesitan más oxígeno C3 Los pulmones son los más necesarios para la quema de calorías, ya que es la que regula nuestro sistema. La cual quemamos al inhalar y exhalar. La células son las encargadas de absorber el dióxido y expulsar el oxígeno, también los azucares son importantes para el cuerpo, porque son los encargados de darle energía al cuerpo, pero no se debe consumir en exceso. Si se podría establecer una relación, puesto que a la hora de realizar una actividad física que requiera de mucha energía y una alta capacidad pulmonar el organismo necesitará fuentes de energía como los son carbohidratos, necesitará también oxígeno, lo que implica que el cuerpo libera glóbulos rojos para todo el cuerpo y para mayor resistencia física. No son algunos órganos del cuerpo los que necesitan oxígeno, sino que lo necesitan los pulmones C4 Para comenzar todo nuestro organismo requiere de oxígeno. Cuando se realiza una actividad que exige movimiento como lo es el ejercicio, la respiración juega un papel importante, porque entre más exigencia física más consumo de calorías se generará y se necesitara más oxigeno que entre al cuerpo, se inhalara el oxígeno y se exhalara dióxido de carbono que proviene de la glucosa (combinado con el oxígeno) como las células de los músculos que el colibrí utiliza llamadas mitocondrias encargadas de transformar energía para tener fuerza a la hora de volar, el ser humano también realiza un proceso como este. asertos Al respirar se inhala el oxígeno y se exhala dióxido de carbono y son los azucares los encargados de darle energía al cuerpo que entre más gaste más oxigenose necesitara que entre al cuerpo. Al respirar más rápido hay mayor cantidad de oxígeno y mayor será la obtención de energía. El oxígeno que entra, pasa de los pulmones a la sangre y luego se lleva a los órganos. cuerpo Al correr casi todo el oxígeno que entra, pasa de los pulmones a la sangre y luego se lleva a los órganos que lo están gastando Al correr casi todo el oxígeno que entra, pasa de los pulmones a la sangre y luego se lleva a los órganos que lo están gastando El proceso de la respiración ocurre cuando exhalamos y inhalamos el CO2, cuando pasa a los pulmones, luego a las células, pasa a la sangre y por último se reparte por los órganos que lo necesitan. Las células son las encargadas de obtener el CO2 y expulsar el oxígeno y el dióxido de carbono. El proceso de respiración consiste en inhalar oxígeno y liberar dióxido de carbono (CO2) que proviene de la glucosa de nuestro organismo. En primer lugar el oxígeno entra a los pulmones donde se distribuye por estos y después para por todo el cuerpo. El proceso de la respiración ocurre cuando inhalamos y exhalamos. El oxígeno llega a los pulmones, pasa a la sangre y se distribuye a todo el cuerpo. ANEXO 3 - ENTREVISTA Protocolo de entrevista semiestructurada Las concepciones de los estudiantes fueron organizadas según tres criterios: Ubicación, función y proceso asignado a la respiración. Cuestionario 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. ¿Puedes explicar que entiendes por respiración? ¿Por qué crees que respiramos? * ¿En qué parte del cuerpo crees que ocurre la respiración? * ¿Cómo crees tú que se da la respiración? ¿Qué crees tú que inhalamos? ¿Entonces es aire lo que necesitamos para respirar, o que tomamos para este proceso? ¿Qué destino toma entonces el oxígeno, después de estar en los pulmones?* ¿Podrías describir como llega el oxígeno a las células? ¿Podrías describir cual es la función del oxígeno en el proceso de la respiración? ¿Entonces si en la respiración inhalamos oxígeno, qué crees tú que exhalamos? ¿En qué parte del cuerpo crees que se origina este dióxido de carbono? ¿Puedes explicar cómo se produce el dióxido de carbono en este proceso? ¿Crees que el proceso de respiración funciona de manera independiente o está relacionado con otros sistemas, como circulatorio, digestivo, excretor? Explica tu respuesta ¿Podrías decirnos del siguiente listado quienes tienen llevan a cabo procesos respiratorios? a. Las tortugas b. Las bacterias c. Las pulgas d. Los hongos e. El hombre f. Una palma de cera g. La hierba h. Los parásitos i. La vaca j. Los peces k. Las estrellas de mar Transcripción de entrevistas semiestructuradas CASO 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 2 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 ¿Puedes explicar que entiendes por respiración? Es la capacidad que tiene el ser humano para absorber oxigeno… este llega a los pulmones así. ¿Por qué crees que respiramos? Silencio O, ¿Para qué crees tú que respiramos? Para vivir ¿En qué parte del cuerpo crees que ocurre la respiración?* En los pulmones ¿Solo en los pulmones? Yo pienso que entra por la nariz y esta llega a los pulmones la cual expulsa lo que sale por la boca ¿Cómo crees tú que se da la respiración? ¿Qué crees tú que inhalamos? Oxígeno. Claro que pienso que cada vez inhalamos un oxigeno cada vez más sucio y cada vez tiene más porcentaje de co2 ¿Qué destino toma entonces el oxígeno, después de estar en los pulmones?* ¿Qué destino? O sea, ¿para dónde se va ese oxigeno después de que entra en los pulmones? Yo pienso que lo exhalamos por la boca después de eso. O, ¿la pregunta hace referencia a que pasa con ese oxigeno ahí en el cuerpo? Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 2 Caso 1 Sí. El oxígeno va hacia la sangre ¿Podrías describir como llega el oxígeno a las células? No! ¿O no sabes el mecanismo? No! Entrevistador 1 ¿Podrías describir cual es la función del oxígeno en el proceso de la respiración? ¿Qué papel cumple el oxígeno? Entrevistador 2 O, ¿Para qué sirve? Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 No! ¿Entonces si en la respiración inhalamos oxígeno, qué crees tú que exhalamos? CO2, dióxido de carbono Entrevistador 1 ¿En qué parte del cuerpo crees que se origina este dióxido de carbono? Caso 1 Entrevistador 2 Caso 1 Entrevistador 2 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 En los pulmones ¿Sabes cómo se produce ese dióxido de carbono? No! O sea, ¿Sabes que se produce en los pulmones pero no sabes cómo? No! Ya sabemos que entra oxígeno y sale CO2, pero, ¿sabes qué proceso sufre esa transformación? No! ¿Crees que el proceso de respiración funciona de manera independiente o está relacionado con otros sistemas, como circulatorio, digestivo, excretor? Explícanos como… hablemos del circulatorio… El circulatorio, evidentemente el oxígeno va hacia la sangre, entonces evidentemente también actúa el circulatorio. ¿Y en el digestivo? No! Entrevistador 1 Caso 1 ¿Con el excretor? No. Entrevistador 1 ¿Podrías decirnos del siguiente listado quienes tienen llevan a cabo procesos respiratorios? Uno por uno: Entrevistador 1 ¿Las tortugas? Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 1 ¿Llevan procesos respiratorios? …. Si ¿Las bacterias? No ¿Las pulgas? Si ¿Los hongos? No ¿El hombre? Si ¿Una palma de cera? No ¿La hierba? No ¿Los parásitos? Si ¿La vaca? Si ¿Los peces? Algunos ¿Las estrellas de mar? Si Entrevistador 2 ¿Por qué en los peces dijiste que algunos? Caso 1 He … Silencio Caso 1 No disculpen, fue error ya que el agua también contiene oxígeno, fue un error creyendo que los delfines tienen que salir a respirar aire por cierto tiempo, pero el agua también tiene oxigeno entonces… Entrevistador 1 Caso 1 ¿Estabas vinculando el proceso de respiración con el aire? Si! CASO 2 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 2 ¿Puedes explicar que entiendes por respiración? ¿Que entiendo?... O, ¿Qué es? La respiración… es… nosotros respiramos para poder dar oxígeno al cuerpo, al cerebro, porque si no respiramos no podríamos hacer nada. Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Entonces… ¿Por qué crees que respiramos? ¿Porque creo?... por lo que ya dije, si no respiramos el cuerpo yo creo que no funcionaría porque a veces uno que se siente ahogado o así uno cree que ya se va a morir. ¿En qué parte del cuerpo crees que ocurre la respiración?* En la espalda ¿En qué parte del cuerpo? No sé cómo explicar Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 ¿Tú que dirías en que parte se concentra el proceso de la respiración, en algún órgano? En los pulmones. ¿Cómo crees tú que se da la respiración? ¿Cómo lo describirías? El aire entra y se bombea en los pulmones y cuando sale como que vuelve y se deja ¿? Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 2 Caso 2 Entrevistador 2 Caso 2 Entrevistador 2 Caso 2 Qué crees tú que inhalamos? ¿Qué inhalamos?, oxígeno. ¿Qué destino toma entonces el oxígeno, después de estar en los pulmones?* ¿Qué destino?¿hacia dónde?... ¿Hacia dónde se dirige? Se dirige yo creo que hacia el cerebro, sí. ¿Podrías describir como llega el oxígeno al cerebro? Usted nos dice que el destino del oxígeno es en el cerebro, ¿Cómo va allá? Yo creo que tenemos como… algo… pero es que no se sinceramente como, yo creo que va el oxígeno va al cerebro, pero va mediante… no sé cómo se llama… ¿Un conducto o un canal? Si un conducto que lleva el oxígeno al cerebro. Entrevistador 1 ¿Podrías describir o decirnos cuál es la función de ese oxígeno en el proceso de la respiración? Entrevistador 2 O, ¿Para qué sirve? Caso 2 Entrevistador 1 Yo creo que el oxígeno es como el motor. Ahorita se me olvido decir algo, el oxígeno también bombea el corazón, también es el que le ayuda al corazón para que pueda funcionar y hacer cosas. Tu dijiste que el oxígeno es el motor, ¿Cómo así que el motor? Nosotros respiramos y el oxígeno es el que le ayuda, el que bombea, entonces yo creo que es el que como que ayuda. Entrevistador 1 ¿Entonces si en la respiración inhalamos oxígeno, qué crees tú que exhalamos? Caso 2 No sé, inhalamos oxígeno, demás que exhalamos lo mismo, como un intercambio entre oxígeno y sale el oxígeno como… no sé cómo explicar. Yo creo que es oxígeno otra vez el que vuelve a salir. Entrevistador 1 ¿Tú has escuchado que en la respiración se produce dióxido de carbono? Caso 2 Entrevistador 2 No. ¿Entonces tú crees que el oxígeno no sufre ninguna transformación durante el proceso? Caso 1 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Si… demás que cuando entra al cuerpo si sufre algunas transformaciones, pero no sé cómo explicarlo, pues entra y allá debe suceder algo, pero la verdad no se. ¿Crees que el proceso de respiración funciona de manera independiente o está relacionado con otros sistemas, como circulatorio, digestivo, excretor? Explícanos como… hablemos del circulatorio… Si, como lo dije ahora, si el también como que le da también vida al corazón, el corazón ayuda… pues el corazón… Dilo con tus palabras, con tranquilidad Que el al bombear, cuando en el celebro o en el corazón hay oxigeno ahí es donde está ayudando… ¿El sistema circulatorio? Sí. ¿Y crees que en alguna manera tiene que ver con el digestivo? Sí. Porque cuando olemos algo maluco que nos da ganas de vomitar. ¿Con el excretor? Con el sistema excretor no sé. Entrevistador 1 ¿Podrías decirnos del siguiente listado quienes tienen llevan a cabo procesos respiratorios? Uno por uno: Entrevistador 1 ¿Las tortugas? Caso 2 Si Entrevistador 1 ¿Las bacterias? Caso 2 Yo creo que no Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 ¿Las pulgas? Si ¿Los hongos? También Sí. Pero los hongos que le dan a uno o los hongos plantas. Todos son hongos, los que le dan a las plantas son hongos macroscópicos. Hongos grandes. Los hongos que te dan son microscópicos, no se pueden ver, como los que dan en la cara, llamados parches Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 Si. ¿El hombre? Sí ¿Una palma de cera? si Entrevistador 1 ¿La hierba? Caso 2 También si Entrevistador 1 ¿Los parásitos? Caso 2 Entrevistador 1 no ¿La vaca? Caso 2 Si Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 2 ¿Los peces? Si ¿Las estrellas de mar? Buena pregunta, demás que… ellas permanecen pegadas a una roca… Sí. Entrevistador 2 ¿Si tú dices que los peces y las estrellas de mar respiran, tu dices que toman oxígeno, como si están en el agua? Caso 2 Yo tengo pescados, cuando les quito el oxígeno, lo que les da oxigeno ellos como que se opacan, a veces hasta se pueden morir si no tienen oxígeno, por eso yo digo que respiran. Entrevistador 1 Muchas gracias. CASO 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 ¿Puedes explicar que entiendes por respiración? ¿Por respiración? … ¿Para ti que es la respiración? Un proceso… mediante el cual uno… no se… Vas bien, ¿es un proceso mediante el cual qué ocurre? Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Proceso mediante el cual inhalamos el aire exterior y el organismo se encarga de procesar eso, de organizar todo le llevar ese oxigeno que toma del exterior, llevarlo por todo el cuerpo. ¿Por qué crees que respiramos? Porque es necesario para vivir ¿En qué parte del cuerpo crees que ocurre la respiración?* En la nariz, hasta… desde la nariz hasta la laringe… Entrevistador 1 ¿Hasta dónde más? Caso 3 Hasta los pulmones Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 2 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 ¿Cómo crees tú que se da la respiración? Primero entra por la nariz, el aire, pues el oxígeno, se va por ahí por la laringe y se va a los pulmones. Los pulmones como que tienen una venitas, ya se esparcen por todo eso, y vuelve y contrae, pues no sé cómo explicar. Qué crees tú que inhalamos? Oxígeno, pues y además de eso dióxido de carbono, ese aire contaminado también entra ¿Nosotros inhalamos oxígeno o aire? Oxígeno. ¿Qué destino toma entonces el oxígeno, después de estar en los pulmones?* No sé. Entra… queda en los pulmones ... y Se vuelve y se vota por la boca. Entrevistador 1 ¿Cuál crees tú que es la función del oxígeno en el proceso de la respiración? ¿Qué papel cumple el oxígeno? Entrevistador 3 ¿Qué hace? Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 No se ¿No sabrías describir que función cumple? Pues yo sé que ese oxígeno se va mediante todo el cuerpo. Entrevistador 1 Pero tú nos habías dicho que solo llegaba hasta los Pulmones, ¿te acordaste de algo? Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 2 No, la verdad no me acuerdo de ese proceso. ¿Entonces si en la respiración inhalamos oxígeno, qué crees tú que exhalamos? Lo mismo, pero yo creo que exhalamos las cosas malas. Entre esas cosas malas, ¿tú has escuchado hablar del dióxido de carbono? Caso 3 Sí, todo ese aire contaminado de los carros… Entrevistador 2 ¿El ser humano produce dióxido de carbono? Caso 3 No. Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 2 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 2 Caso 3 ¿Crees que el proceso de respiración funciona de manera independiente o está relacionado con otros sistemas, como circulatorio, digestivo, excretor? Explícanos como… hablemos del circulatorio… Si ¿Cómo crees que intervienen los dos? No se ¿Y en el digestivo? Si, También ¿Con el excretor? No. Bueno entonces el sistema respiratorio tiene relación con el circulatorio y con el digestivo. ¿Sabes cómo lo hace con el digestivo? No. Entrevistador 1 ¿Podrías decirnos del siguiente listado quienes tienen llevan a cabo procesos respiratorios? Uno por uno: Entrevistador 1 ¿Las tortugas? Caso 3 Las tortugas si Entrevistador 1 ¿Las bacterias? Caso 3 Sí Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 2 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 2 ¿Las pulgas? No. ¿Los hongos? Si ¿El hombre? Si ¿Una palma de cera? Si ¿La hierba? Si ¿Los parásitos? Si ¿La vaca? Si ¿Los peces? Sí, pero… ¿Las estrellas de mar? No se ¿Cómo respiran los peces si están en el agua? Caso 3 Ellos tiene una parte de cuerpo, no es que respiren, pero por ahí…. No me acuerdo. Entrevistador 1 Caso 3 Entrevistador 2 Caso 3 ¿Pero estas de acuerdo en que los peces respiran? ¿Si no tienen acceso al aire como hacen para respirar? ¿Cómo crees tú que respiran? Es que no se, por lo que yo me acuerdo no es que respiren, ellos tienen una parte del cuerpo que no me acuerdo… ¿Ellos tienes las branquias? Eso, pues no hay proceso de respiración, pero por medio de las branquias… no se… Entrevistador 2 O sea ¿Qué no respiran? Caso 3 Entrevistador 1 No sé. No tengo idea. Muchas gracias. CASO 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 ¿Puedes explicar que entiendes por respiración? El proceso que uno hace para poder vivir, siempre lo he tomado así. ¿Por qué crees tú que respiramos? ¿Por qué? O, ¿Para qué crees tú que respiramos? Pues ¿Para qué? para poder vivir eso si lo tengo claro y ¿Por qué? Nunca me he puesto a pensar en eso. ¿En qué parte del cuerpo crees que ocurre la respiración?* En los pulmones, pues en los pulmones… pues si en la nariz en los pulmones, desde la nariz hasta los pulmones. ¿Cómo crees tú que se da ese proceso de respiración? ¿Cómo lo describirías? ¿Cómo pasa? No entiendo muy bien la pregunta Si te dicen, descríbenos el proceso de respiración… Que uno inhala, como que pues entra a los pulmones y vuelve y exhala, así. ¿Qué crees tú que inhalamos? Oxígeno ¿En el aire sólo hay oxígeno? No…¿o sí? Pues no porque yo sé que en el aire no hay solo oxígeno, hay contaminantes, bacterias, pero que respiramos, pues que respiramos fundamental oxígeno, en eso habíamos quedado. ¿Tú crees que entra todo el aire o que nada más entra el oxígeno? Todo el aire. Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 ¿Qué destino toma entonces el oxígeno que tomamos del aire?* No sé. ¿Para dónde se dirige, que pasa con ese oxígeno? Caso 4 Pues yo siempre lo he tomado como que va a los pulmones y eso ayuda… pues el oxígeno nos ayuda a poder vivir, se va para el corazón. Entrevistador 1 ¿Podrías describir cual es la función que cumple el oxígeno en el proceso de la respiración? Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 No sé, sinceramente no sé. O sea, tú sabes que nos sirve para vivir, pero ¿no sabes cómo? Sí. Entrevistador 1 ¿Entonces si en la respiración inhalamos oxígeno, qué crees tú que exhalamos? ¿Qué sale? Entrevistador 2 Caso 4 Entrevistador 1 O sea, tomamos oxígeno y ¿Qué sale? Oxígeno… no… pues no sé.. las cosas malas que inhalamos ¿Y que serían esas cosas malas? Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Por ejemplo los gases de los carros, cuando un bus pasa que hecha esa cosa negra, yo creo que eso también nosotros lo inhalamos, puede que eso salga. ¿Tú crees que nosotros producimos CO2? ¿Qué es CO2? Dióxido de carbono No. Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 ¿Crees que el proceso de respiración funciona de manera independiente o está relacionado con otros sistemas, como circulatorio, digestivo, excretor? Explícanos como… hablemos del circulatorio… yo creo que si ¿Cómo creerías que se relaciona? Por ejemplo con el sistema circulatorio el oxígeno es el que le ayuda a que la sangre pase, pues creería yo? ¿Cómo crees que ese oxígeno ayudaría a que la sangre pase? Como un impulso Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 ¿Te imaginas que el oxígeno impulsa la sangre? Sí. ¿Y con en el sistema digestivo? Con el digestivo, no sé, no lo puedo relacionar. ¿Con el excretor? No tampoco lo relaciono. Entrevistador 1 ¿Podrías decirnos del siguiente listado quienes tienen llevan a cabo procesos respiratorios? Uno por uno: Entrevistador 1 ¿Las tortugas? Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Si ¿Las bacterias? Creería yo que también. ¿Las pulgas? Sí. ¿Los hongos? No. Entrevistador 1 ¿El hombre? Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Sí. ¿Una palma de cera? No la fotosíntesis, es lo yo he escuchado. ¿Tú crees que la fotosíntesis es un proceso de respiración? No. ¿La hierba? Tampoco ¿Los parásitos? No. Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 1 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 2 Caso 4 Entrevistador 2 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 1 Caso 4 Entrevistador 2 Caso 4 ¿La vaca? Sí. ¿Los peces? Sí. ¿Las estrellas de mar? También. O sea que tú dices que las bacterias si, los hongos no, y los parásitos no. ¿Por qué en las bacterias si? No sé… las bacterias de todas maneras no son un microorganismo ahí? Que también tienen… ¿Y los parásitos no son un microorganismo? Es que los parásitos no le dan nada más a los animales? No, también le dan a las plantas… No sé… Entonces, ¿los peces como respiran?, porque nosotros tomamos el aire, cierto, ¿y los peces? Las escamas ¿Pero de donde, si ellos están en el agua? Yo sé que por las escamas ellos hacen el proceso de respirar, pero no sé cómo. ANEXO 4. TALLER ICONOGRAFICO VIRTUAL NOMBRE: ______________________________________________________ 1. Observa la imagen, indicando en los círculos que se inhala y se exhala en el proceso de respiración y escribe en el cuadro lo que crees que ocurre entre los procesos de inhalar y exhalar ? 2. ¿Cuál de las siguientes imágenes crees que representa mejor la respiración? Justifica tu respuesta. 1. 2. 3. 3. Indique en qué lugar ocurren las fases de: Circulación Fase química Intercambio de gases Ventilación 2 1. 3 4. AIRE O AGUA Pulmones Entorno O2 O2 Mitocondria Hemoglobina CO2 CO2 ¿Según tu respuesta, donde se realiza al proceso de respiración? Justifica tu respuesta. 4. Observa las imágenes y siguiendo la secuencia de las flechas explica que procesocrees que está ocurriendo: 5. El siguiente esquema representa varios sistemas del cuerpo humano, ¿De estos cuales presentan interacción con el proceso de respiración? Explica cómo se daría dicha relación. 6. Según este esquema, ¿podrías establecer qué relación se da entre la respiración y la energía? CELULA SOLUCIÓN DEL TALLER ICONOGRÁFICO VIRTUAL. NOMBRE: Santiago Cardona Arango 1. Observa la imagen, indicando en los círculos que se inhala y se exhala en el proceso de respiración y escribe en el cuadro lo que crees que ocurre entre los procesos de inhalar y exhalar Oxigeno CO2 ? El oxigeno llega hasta los pulmones y se esparce por el cuerpo, a su vez este se convierte en Dióxido de carbono dentro del cuerpo y se expulsa. 2. ¿Cuál de las siguientes imágenes crees que representa mejor la respiración? Justifica tu respuesta. 1.El aire se absorbe por la nariz, pasa por la tráquea y llega hasta los pulmones donde se esparce el oxigeno Y llega hasta el alveolo donde las células lo absorben y lo convierten en CO2 2. 3. 3. Indique en qué lugar ocurren las fases de: Circulación Fase química Intercambio de gases Ventilación ventilación 2. circulación 4. intercambio de gases 3.fase química AIRE O AGUA Pulmones Entorno O2 O2 Mitocondria Hemoglobina CO CO 2 2 ¿Según tu respuesta, donde se realiza al proceso de respiración? Justifica tu respuesta. Todas las fases conforman el proceso de la respiración, pero en el intercambio de gases, Se da el proceso más importante en el cual, se da la respiración de las células y expulsamos El dióxido de carbono 4. Observa las imágenes y siguiendo la secuencia de las flechas explica que proceso crees que está ocurriendo: Se está dando la respiración de las células del cuerpo, que absorben el 02 y expulsan el CO2 5. El siguiente esquema representa varios sistemas del cuerpo humano, ¿De estos cuales presentan interacción con el proceso de respiración? Explica cómo se daría dicha relación. En el sistema respiratoria ya que por medio de este se adquiere el oxigeno del entorno y el sistema circulatorio, ya que el oxigeno se esparce por la sangre y llega a todas las células del cuerpo 6. Según este esquema, ¿podrías establecer qué relación se da entre la respiración y la energía? CELULA Al darse el proceso de intercambio de gases en las células , está a su vez generan energía por el trabajo realizado NOMBRE: Yudi Alejandra David T. caso 2 1. Observa la imagen, indicando en los círculos que se inhala y se exhala en el proceso de respiración y escribe en el cuadro lo que crees que ocurre entre los procesos de inhalar y exhalar Se inhala oxígeno y se exhala dióxido de carbono. El oxígeno al entrar se dispersa por el cuerpo. Lo que se convierte en dióxido de carbono es la mezcla entre la glucosa que tenemos en el cuerpo y el oxígeno que respiramos. 2. ¿Cuál de las siguientes imágenes crees que representa mejor la respiración? Justifica tu respuesta. 1. 2. Esta imagen es la que mejor representa el proceso de respiración, puesto que en la imagen se muestra que a través de la nariz está entrando el oxigeno, y después se esta expulsando el dióxido de carbono. 3. 3. Indique en qué lugar ocurren las fases de: Circulación Fase química Intercambio de gases Ventilación 2. Intercambio de gases 1. Ventilacion Fase Química 4. Circulacion AIRE O AGUA Pulmones Entorno O2 O2 Mitocondria Hemoglobin a CO2 CO2 ¿Según tu respuesta, donde se realiza al proceso de respiración? Justifica tu respuesta. En casi todo el cuerpo, en las células, porque todo el cuerpo necesita el oxigeno. 4. Observa las imágenes y siguiendo la secuencia de las flechas explica que proceso crees que está ocurriendo: Se está dando el proceso de respiración en los pulmones, se genera un intercambio de oxigeno a través de los pulmones, para después ser distribuido por todo el cuerpo. 5. El siguiente esquema representa varios sistemas del cuerpo humano, ¿De estos cuales presentan interacción con el proceso de respiración? Explica cómo se daría dicha relación. En todos los sistemas del cuerpo es necesario el proceso de respiración. 6. Según este esquema, ¿podrías establecer qué relación se da entre la respiración y la energía? CELULA NOMBRE: Emerson Cano Cano 1. Observa la imagen, indicando en los círculos que se inhala y se exhala en el proceso de respiración y escribe en el cuadro lo que crees que ocurre entre los procesos de inhalar y exhalar ? Se inhala oxigeno que contiene gases y exhalamos dióxido de carbono Cuando inhalamos entra el oxígeno al cuerpo para así esparcirse por todo el cuerpo Exhalar es el aire que se encuentra en los pulmones sale. 2. ¿Cuál de las siguientes imágenes crees que representa mejor la respiración? Justifica tu respuesta. 1. 2. creo que es este Ya que el aire entra al cuerpo y los pulmones se expanden, cuando sale el aire seria en sentido contrario y también tiene un proceso en las células. 3. 3. Indique en qué lugar ocurren las fases de: Circulación Fase química Intercambio de gases Ventilación 1. intercambio de gases Pulmones Entorn o AIRE O AGUA 3. circulación 2. ventilación O2 4. fase química O2 Mitocondria Hemoglobina CO CO 2 2 ¿Según tu respuesta, donde se realiza al proceso de respiración? Justifica tu respuesta. En el intercambio de gases ya que es en el momento en el que el cuerpo inhala los gases y es el que le da oxígeno a todo el cuerpo i igualmente donde 4. Observa las imágenes y siguiendo la secuencia de las flechas explica que proceso crees que está ocurriendo: 5. El siguiente esquema representa varios sistemas del cuerpo humano, ¿De estos cuales presentan interacción con el proceso de respiración? Explica cómo se daría dicha relación. En la primera imagen creo que es cuando entra el oxígeno al cuerpo Y en la segunda imagen es cuando sale del mismo y también en el proceso de inspiración y de espiración Células son las que se encargan de extraer el oxígeno y también se encargan de expulsarlo. . Según este esquema, ¿podrías establecer qué relación se da entre la respiración y la energía? CELULA la verdad no seque pasa en este proceso NOMBRE: DANIELA ARBOLEDA 1. Observa la imagen, indicando en los círculos que se inhala y se exhala en el proceso de respiración y escribe en el cuadro lo que crees que ocurre entre los procesos de inhalar y exhalar ? en la primera imagen observo que se inahalaoxigeno y los pulmones se agrandan enla segunda exhala dioxido de carbono y lo pulmones se vacianparaun nuevo aire 2. ¿Cuál de las siguientes imágenes crees que representa mejor la respiración? Justifica tu respuesta. 1. 2. creo que la tercera nos dice mejor como se hace el proceso de respirar ya que nos muestra lo que inhalamos y lo que exhalamos 3. 3. Indique en qué lugar ocurren las fases de: Circulación Fase química Intercambio de gases Ventilación 2. intercambio de gases 1. ventilacion 3. circulación 4. fase química AIRE O AGUA Pulmones Entorno O2 O2 Mitocondria Hemoglobina CO2 CO2 ¿Según tu respuesta, donde se realiza al proceso de respiración? Justifica tu respuesta. en el intercambio de gases ya que en ese proceso se muestra como hay un intercambio entre el que entra(oxigeno) y el que sale (carbono) 4. Observa las imágenes y siguiendo la secuencia de las flechas explica que proceso crees que está ocurriendo: creo que inhala y exhala 5. El siguiente esquema representa varios sistemas del cuerpo humano, ¿De estos cuales presentan interacción con el proceso de respiración? Explica cómo se daría dicha relación. creeria que la respiracion es el proceso en el que interviene en todos los sistemas ya que ella pasa por todos y sale, y en el momento de salir sale como carbono 6. Según este esquema, ¿podrías establecer qué relación se da entre la respiración y la energía? CELULA creo que es un proceso en el cual sin Oxigeno seria dificil producir energia ANEXO 5 - TALLER DE CONTEXTO NOMBRE: _______________________________________________________________ Objetivo: Interpretar de qué manera se asume la funcionalidad del proceso de respiración en algunas situaciones cotidianas. Tiempo: 1 hora TALLER DE CONTEXTO. Este taller presenta situaciones relacionadas con la vida real, donde se ejemplifica la finalidad del proceso de respiración. Cada una de estas contextualizaciones tiene una actividad, en la primera se proponen unas palabras claves para que las relaciones y puedan construir un escrito teniendo como base dicho texto. En la segunda debes responder una pregunta y justificarla. En la tercera situación deben elegir cuales la opción que consideran más oportuna de acuerdo a lo planteado y luego elabores una explicación coherente de tu respuesta. Y por último encontraras un espacio para que expliques que entiendes por respiración. CONTEXTO 1. El vuelo del colibrí. Para algunos colibríes, la migración es una empresa muy peligrosa. Por ejemplo los colibríes de garganta rubí vuelan sin interrupción a lo largo de 1000 kilómetros de mar abierto, al cruzar el Golfo de México desde el sudeste de estados unidos hasta México y América Central. Sus alas apenas se distinguen, baten el aire 60 veces por segundo, “quemando” calorías a un ritmo de 50 veces mayor que el de un ser humano promedio. Los colibríes necesitan comer frecuentemente; liban el néctar rico en azúcar de las flores para obtener fuerzas y atrapan pequeñas insectos voladores para cubrir sus necesidades de proteínas. Las células de los músculos que el colibrí utiliza para volar están repletas de mitocondrias, lo que permite transformar grandes cantidades de energía. A demás, el sistema respiratorio del colibrí está espléndidamente organizado para extraer oxigeno del aire, incluso en el momento de exhalar, lo que permite que los pulmones proporcionen un suministro constante de oxígeno. Con base en el texto anterior realiza un escrito sobre respiración, donde puedes de forma opcional, relacionar algunos de los siguientes conceptos: azucares, célula, pulmones, energía, inhalar, exhalar y oxígeno. CONTEXTO 2. DOPING EN ATLETAS Miles de espectadores gritaban entusiasmados cuando los primeros participantes en la carrera de esquí a campo traviesa entraron en la recta final en los Juegos Olímpicos de Invierno 2002. Conforme la agotadora carrera se aproximaba a su fin, los esquiadores se veían claramente exhaustos, luchando por obtener energía para un último esfuerzo. Sin embargo, uno de ellos se veía muy fuerte: Johann Mühlegg, competidor de España, se colocó al frente de los demás, para terminar casi 15 segundos antes que el esquiador que quedó en segundo lugar. El triunfo de Mühlegg duró poco: casi tan pronto como terminó la carrera, fue despojado de sus medallas y expulsado de los juegos. ¿Su ofensa? Practicar doping. Mühlegg logró esto inyectándose darbepoetina. Este fármaco simula el efecto de la hormona natural eritropoyetina (Epo), que está presente en el cuerpo humano normal, donde estimula la médula ósea para producir más glóbulos rojos. Una inyección de Epo estimula la producción de una enorme cantidad adicional de glóbulos rojos, lo cual asegura una mayor disposición de oxígeno para todo el cuerpo. ¿Puedes establecer alguna relación entre la abundante provisión de oxígeno y la obtención de energía? Si No Explica tu respuesta. CONTEXTO 3. Escaladores de la montaña. En el pasado Giro de Italia, una prueba en la que los colombianos barrieron, en una gran hazaña, la gesta más importante en la historia del pedalismo nacional, con un gigante campeón, Nairo Quintana; un inmenso subcampeón, Rigoberto Urán; y una grata revelación, Julián Arredondo, quien es el rey de la montaña. Por primera vez en la historia, Colombia logra el título de la segunda carrera por etapas del mundo, hace el 1-2 en la general con Nairo y Urán, se apodera del título de mejor escalador en una sola edición y tiene con Quintana a ganador de la camiseta blanca Durante la carrera la demanda de energía de los ciclistas es mucho mayor que en el reposo y su respiración es mucho más rápida. ¿A cuál de estas causas crees que se debe? Algunos órganos del cuerpo necesitan más oxigeno No son algunos órganos del cuerpo los que necesitan oxígeno, sino que lo necesitan los pulmones. Es la sangre la que necesita oxígeno. Indica la frase que mejor explique tu respuesta anterior: Para poder correr la mayor parte del oxígeno que entra se consume en los pulmones y el que sobra pasa a la sangre Para correr todo el oxígeno que entra se consume en los pulmones, sin que pase a la sangre Al correr casi todo el oxigeno que entra, pasa de los pulmones a la sangre y luego se lleva a los órganos que lo están gastando Elaboración del concepto Teniendo en cuenta tus experiencias y tus consideraciones en los diferentes instrumentos: entrevista, taller iconográfico virtual y taller de contexto. Elabora un escrito donde expliques en que consiste para ti el proceso de la respiración, donde ocurre y cuál es su finalidad. SOLUCIÓN DEL TALLER DE CONTEXTO BIBLIOGRAFIA Aguilar, M. Y. (2002) A propósito de las cosmovisiones: realista y fenomenológica. Banet, E. & Núñez, F. (1988). Esquemas Conceptuales De Los Alumnos Sobre La Respiración. Investigación y Experiencias Didácticas. Banet, E. & Núñez, F. (1990). Esquemas conceptuales de los alumnos sobrela respiración. Enseñanza de las ciencias, 8(2). pp. 105-110. Baptista Lucio, P., Fernando Collado, C.&Hernández Sampieri, R. (1991). Metodología de la investigación. McGrawHill, México. Baptista Lucio, P., Fernando Collado, C.&Hernández Sampieri, R. (2006). Metodología de la investigación. 4ta. ed. McGrawHill, México. Bechara, Clavijo y Samaca, (1999) Ciencias Naturales 6º.Editorial Santillana. Bogotá.pp 76 Cañal, P. Charriér, M., Vega, M. Las concepciones de los estudiantesobre la fotosíntesis y la respiración: una revisión sobre la investigación didácticaen el campo de la enseñanza y el aprendizaje de la nutrición de las plantas. En: Enseñanzade las ciencias. 2006, vol. 24, no. 3, pp. 401–410. Cañal, P. (1997). La fotosíntesis y la “respiración inversa” de las plantas:¿un problema de secuenciación de los contenidos?.Alambique, 14, pp. 21-36. Carrillo R., J (2010). Ideas previas en el alumnado del magisterio de educación primaria sobre el interior de la tierra. II congresoInternacional de Didáctica. Carr, E. (1991) ¿Qué es la historia? Editorial Ariel S.A., Barcelona. pp 49-76 Ferreiro G.&OccelliM. (2008) Análisis del abordaje de la respiración celular en textos escolares para el Ciclo Básico Unificado. Departamento de Enseñanza de la Ciencia y la Tecnología.Facultad de Ciencias Exactas Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba.Argentina.Revista Electrónica de Enseñanza de las Ciencias Vol. 7 Nº2 pp.387 FresquetF., José L. Historia de la medicina. Instituto de Historia de la Ciencia y Documentación Universidad de Valencia-CSIC. Septiembre, 2007. Versión en pdf de http://www.historiadelamedicina.org/warburg.html (Septiembre, 2007). García Z., A. (2006). Estudio llevado a cabo sobre representaciones de larespiración celular en los alumnos de bachillerato y COU. Ciencias Antología. PrimerTaller de Actualización sobre los Programas de Estudio. Reforma de la EducaciónSecundaria. México. pp. 85-90. Garcia, E. (1997)La historia y enseñanza de las ciencias (perspectivas socioculturales) Univalle. Tomado de Jiménez, R y Wanba, A.M. avances en la didáctica de las ciencias experimentales. Universidad de Huelva. pp. 35 Giordian A. &Vecchide G. (1998) Los orígenes del saber: De las concepciones personales a los conceptos científicos. Editorial Diada. Gómez Sánchez, Henry (1999). Tierra 7, Ciencias Naturales y Educación Ambiental.Bogotá: Libros y Libros. pp.87 González Recio, J. (1993). El programa reduccionista en las Ciencias de la vida (1910-1944). Universidad Complutense. Anales del Seminario de Metafísica. Editorial Complutense. Madrid. Granés, J., & Caicedo, l. (1997). Del contexto de la producción de conocimientos al contexto de la enseñanza. Análisis de una experiencia pedagógica. Revista colombiana de Educación (34), pp. 6983. Matthews, M. 1991. Un lugar para la Historia y la Filosofía en la Enseñanza de las Ciencias. Comunicación, Lenguaje y Educación, 11 (12). pp. 141-155. Pérez de Eulate, L. 1993. Revisión Bibliográfica sobre Preconceptos en Fisiología de la Nutrición Humana. Enseñanza de las Ciencias, 11(3). pp. 345. Porlan, R. y Martín, J. El Diario del profesor. 3a Edición Diada Editorial S.L. Sevilla, 1996. pp.17, Quezada Núñez, B. 2011. La Respiración Celular: Representaciones y Conceptos de los estudiantes de Bachillerato de la Institución Educativa Departamental Serrezuela de Madrid y de la Fundación Universitaria Juan N. Corpas. Universidad Nacional de Colombia. Inédito. pp.33 Reina D., M. (2013) Otto Heinrich Warburg y los pilares de la bioquímica. En:laaventuradelaciencia.blogspot.com/.../otto-heinrich-warburg-y-los-pilar. Sanmartí, N. y Tamayo O. (2002). Estudio multidimensional de las representaciones mentales de los estudiantes. Aplicación al concepto de respiración. . Primera revisión recibida Febrero de 2002; versión final aceptada noviembre de 2002. Stake, R. (1999). Investigación con estudio de caso. Morata Tamayo Alzate, O. (2001). Tesis Doctoral: Evolución conceptual desde una perspectiva multidimensional. Aplicación al concepto de respiración. Universidad Autónoma de Barcelona. Departamento de Didáctica de las Matemáticas y de las Ciencias Experimentales. Tamayo Alzate, O., Orrego Cardozo, M. Dávila Posada A. (2008). Modelos explicativos de estudiantes acerca del concepto de respiración IIEC, VOL2, No. 3. Pp. 50- 63 Unamuno Adarraga, M. (1997) Problemas conceptuales del vocabulario biológico. Su posible solución. Universidad Complutense de Madrid. Didáctica, 9. Madrid, pp.311-328 Warburg Heinrich, Otto. (1928). The chemical constitution of respiration ferment. Science. 68:437– 443 Warburg Heinrich, Otto. (1956). On the Origin of Cancer Cells. Science, New Series, Vol. 123, No. 3191:309-314