Ingeniería Genétic..

INGENIERÍA GENÉTICA: CIENCIA Y TECNOLOGÍA. UNA EXPERIENCIA
SIGNIFICATIVA EN LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS
Marily Laiton Chía*; Esteban Felipe Acosta Tovar*
*Estudiantes de pregrado Licenciatura en biología, Universidad Distrital Francisco
José de Caldas.
Resumen
La unidad didáctica ingeniería genética: ciencia y tecnología, se aplicó a
estudiantes de grado noveno del colegio Liceo Latinoamericano entre los trece y
los dieciséis años. El enfoque didáctico que sustentó el trabajo es la investigación
dirigida, trabajo experimental que requiere la participación activa del estudiante y
que orienta la búsqueda de una evidencia que permita resolver un problema
práctico o contestar un cuestionamiento teórico; esto mediante actividades que se
articulan alrededor de un eje problémico y se desarrolla en cuatro etapas. i)
formulación de las preguntas problema por parte de los estudiantes. ii)
Intervención teórica para aclarar conceptos, que contribuyan con el desarrollo de
la investigación; iii) resolución de las preguntas problema por parte de los alumnos
mediante la formulación de hipótesis y la recopilación de explicaciones que van
desde los conocimientos cotidianos hasta llegar a los conocimientos científicos por
medio de la indagación, y iv) socialización del trabajo en la comunidad escolar.
Mediante la aplicación de la misma se ha logrado que los estudiantes adquieran
una actitud de formula preguntas, lo que conduce al desarrollo de competencias
científicas como la indagación y además a problematizar los conocimientos
científicos en su entorno social como por ejemplo las consecuencias en la
utilización de los transgénicos.
Palabras claves: investigación, didáctica, preguntas, Ingeniería genética, ciencia.
INTRODUCCIÓN
Diseñar una unidad didáctica para llevarla a la práctica, es decir, decidir, que se
va a enseñar y cómo, es la actividad más importante que llevamos a cabo los
enseñantes, ya que a través de ella concretamos y ponemos en práctica nuestras
ideas e intenciones educativas (Sanmartí, 2005). Planear esas actividades tarda
horas a un profesor ya que no se trata únicamente de ojear libros sino de
comprender las implicaciones que tanto el contenido como los trabajos prácticos
que realizan los estudiantes tienen en dicho aprendizaje.
En nuestra formación como docentes de biología, hemos decidido realizar un
trabajo práctico mediante la aplicación de una unidad didáctica. En este sentido,
en esta exploración hemos utilizado el enfoque de investigación dirigida para el
tema de ingeniería genética. La intención de esta investigación es:
• Describir la planeación de la unidad didáctica ingeniería genética: ciencia y
tecnología, para así reflexionar acerca de la complejidad de la labor docente.
• Aplicar la unidad en un aula de bachillerato de grado noveno, para dar cuenta
de las transformaciones en las concepciones de los alumnos, así como
también las dificultades que esta presento.
Esta propuesta didáctica se adelanto con 21 estudiantes de grado noveno de
básica secundaria del colegio Liceo Latinoamericano durante los meses de abril y
mayo de 2010, a lo largo de ocho sesiones de clase cada una de 50 minutos. Se
propusieron actividades en el aula que se articulaban mediante un eje problemico
y se desarrollo en cuatro etapas: en la primera etapa se trabajo la formulación de
preguntas problemas por parte de los estudiantes, esta fase se desarrollo a partir
de un ejercicio de comparación entre tomates modificados y no modificados
genéticamente, en la cual los estudiantes describían las cualidades físicas de los
dos tipos de tomates y respondían a un cuestionario bajo la orientación de los
docentes, y con la proyección de la película “GATTACA”. La segunda fase consta
de una intervención teórica a través de una clase magistral en la cual se trabajaron
conceptos como: mutación, transgénicos, genoma humano, xenotransplantes, etc.
Con el fin de aclarar términos que ayudaran al desarrollo de la investigación,
además se realizo una dinámica en donde los estudiantes relacionaban los
conceptos trabajados con sus definiciones y ejemplos y por ultimo se realizo una
cartelera por grupos en donde se evidenciaban las ventajas y desventajas de la
ingeniería genética. En la tercera fase se trabajo la resolución de las preguntas
problemas por parte de los estudiantes a partir de la formulación de hipótesis,
asesoría por parte de los docentes, revisión de fuentes bibliográficas (en su
mayoría digitales), y de la recopilación de explicaciones que van desde los
conocimientos cotidianos hasta llegar a los conocimientos científicos por medio de
la indagación. La cuarta y ultima fase fue la socialización en donde los estudiantes
presentan su trabajo investigativo a modo expositivo a los demás estudiantes. El
proceso fue evaluado mediante una autoevaluación y una heteroevaluación.
MARCO TEÓRICO
El desarrollo de la unidad didáctica se articula a partir de dos ejes: el académico y
el didáctico.
Dentro del eje académico es importante tener en cuenta la historicidad del
concepto a trabajar, es por esto que realizaremos una breve descripción acerca de
la historia de la ingeniería genética.
La genética es uno de los puntuales teóricos más importantes de la biología
contemporánea, y sin embargo es una ciencia relativamente nueva. Es por eso
que la construcción de la genética durante el siglo XX constituye uno de los retos
intelectuales de mayor calibre. Y aunque la genética es una ciencia de este siglo,
que inicia formalmente con el redescubrimiento de las leyes de Mendel en 1900,
no fue sino hasta 1906 que William Bateson acuño el termino y escribió el primer
libro de genética: Mendel’s Principles of Heredity: A Defense. Para esto, los
avances teóricos y metodológicos del siglo XIX fueron trascendentales en el
fundamento de las bases de la genética del siglo XX. (Gonzalez, 2001).
El año 1953 representa un momento culminante: James Watson y Francis Crick
interpretaron los datos de difracción de rayos X de Maurice Wilkins junto con los
resultados de la composición de las bases nucleotídicas de Erwin Chargaff,
concluyendo que la estructura del ADN es una doble hélice, formada por dos
cadenas orientadas en sentidos opuestos. Esto es: antiparalelas. Dicha estructura
sugería, de un modo inmediato, cómo el material hereditario podía ser duplicado.
Una estructura tan simple proveía la explicación al secreto de la herencia: la base
material (ADN), la estructura (doble hélice 3-D) y la función básica (portador de
información codificada que se expresa y se transmite íntegramente entre
generaciones); así, el fenómeno genético era, por fin, explicado. Por lo anterior, no
debe sorprendernos que el descubrimiento de la doble hélice se considere el más
revolucionario y fundamental de toda la biología; aunque en esta visión en mucho
han influido las modas de máxima complejidad de sentirse “biólogo molecular” en
los ochentas y noventas. (Strathern, 1999).
Según Gonzales (2001) con el inicio de la década de los setentas surgieron
técnicas muy sofisticadas de manipulación directa del ADN, así en 1970 se
aislaron las primeras endonucleasas de restricción y H. Temin y D. Baltimore
descubrieron la reverso transcriptasa (enzima típica de los retrovirus como el VIH).
En 1972, en el laboratorio de Paul Berg, se construyo el primer ADN recombinante
in vitro.
Entre 1981 y 1982 fueron creados los primeros ratones y moscas transgénicos. En
1990 Lap – Chee Tsui, Michael Collins y John Riordan encontraron el gen cuyas
mutaciones alélicas son responsables directas de la fibrosis quística. Ese mismo
año Watson y muchos otros lanzaron el proyecta genoma humano, cuyo objetivo
es mapear completamente el genoma de Homo sapiens y, finalmente, determinar
la secuencia completa de bases nucleotídicas en esta especie que creó (por
llamarle de algún modo) la ciencia genética. (Gonzalez, 2001).
Haciendo una breve historia de la clonación pueden destacarse los siguientes
hitos: 1952 Briggs y King consiguieron, en EEUU, tener éxito en la clonación por
medio de núcleos de ranas. En 1981 se clonaron y durante los años 80 se
investigo la transferencia de núcleos de embriones en etapas iniciales del
desarrollo (cuando las células son totipotentes). En 1995 K. Campbel, I. Wilmut y
cols. En el Roslin Institute, en Escocia, produjeron ovejas vivas por transferencia
de núcleos a partir de células de embriones en etapas iniciales del desarrollo. Tras
ello se realizaron nuevos experimentos para comprobar si la transferencia de
núcleos era posible con células no derivadas de embriones, y el resultado fue la
obtención de una oveja a partir de células adultas: Dolly. Pero, puesto que el
objetivo de la transferencia de núcleos no es meramente obtener animales
idénticos sino modificar genéticamente el ganado, en 1977 el instituto Roslin y
PPL Therapeutics dieron el primer paso produciendo la primera oveja transgénica
producida por transferencia de núcleos: Polly. También un equipo japonés
Ishikawa Prefecture Livestock Research Center consiguió clonar a dos terneros a
partir de una misma vaca adulta. En ese mismo año el profesor Jhon Gearthart
logro cultivar células precursoras (totipotentes) embrionarias. Con ello se permite,
teóricamente, la producción de cualquier tipo de célula, lo cual abriría la posibilidad
de obtener tejido y órganos para trasplantes sin necesidad de donantes. (Feito,
1999).
Por otro lado, en el eje didáctico encontramos: Según Pozo y Gomez (2006) más
allá del cambio conceptual, los modelos de enseñanza de la ciencia mediante la
investigación dirigida asumen que, para lograr esos cambios profundos en la
mente de los alumnos no solo conceptual sino también metodológicos y
actitudinales, es preciso situar en un contexto de actividad similar al que vive un
científico, pero bajo la atenta dirección del profesor que, al igual que sucedía en el
enfoque de enseñanza por descubrimiento, actuaria como “director de
investigaciones” (Gil, 1993). De hecho esta propuesta recupera algunos de los
supuestos que subyacían al modelo de descubrimiento, -como su aceptación del
paralelismo entre el aprendizaje de la ciencia y la investigación científica- pero
desde nuevos planteamientos epistemológicos y didácticos, que se alejan de
ciertas creencias inductivistas que subyacían al modelo de descubrimiento.
Podríamos decir que lo que cambia de un enfoque a otro es la concepción de la
investigación científica –que en este nuevo planteamiento se concibe como un
proceso de construcción social- y con ella la forma de llevar esa investigación al
aula como guía de trabajo didáctico.
La hipótesis de incompatibilidad entre en conocimiento cotidiano y el científico, no
solo en sus sistemas de conceptos si no también en sus métodos y en sus
valores. Al mismo tiempo, a diferencia de las estrategias de enseñanza basadas
en el descubrimiento se adopta una clara posición constructivista, al considerar
que los modelos y las teorías elaborados por la ciencia, pero también sus métodos
y sus valores, son producto de una buena construcción del conocimiento similar a
los que vive un científico. Dado que la investigación científica se basa en la
generación y resolución de problemas teóricos y prácticos, la propia enseñanza de
las ciencias deberá organizarse también en torno a la resolución de problemas
(Pozo y Gomez, 2006). La selección de contenidos, aunque tenga en cuenta las
características de los alumnos y el contexto social del currículo, se apoya una vez
más en los contenidos conceptuales de la ciencia. En algunas de las propuestas
sin embargo, el currículo se organiza no tanto en torno a los conceptos específicos
de la ciencia si no ciertas estructuras conceptuales que subyacen o dan sentido a
esos conceptos, como “la búsqueda de regulaciones y la atención al cambio”
como hilo conductor del análisis de las relaciones en diversos dominios de la
ciencia (los seres vivos, las sustancias, los movimientos de los astros, etc.) (Gil y
Cols., 1991).
Uno de los problemas más importantes que suele plantear este enfoque de
educación científica es sin duda su alto nivel de exigencia al profesorado, lo que
hace difícil su generalización. Enseñar la ciencia como un proceso de
investigación dirigida requiere una determinada concepción de la ciencia y de su
enseñanza, que no suele estar muy extendida entre los profesores (Gil, y Cols.,
1991).
supuestos
Criterios
de
secuenciación
Actividades
de enseñanza
Papel
profesor
Papel
alumno
del
del
Incompatibilidad
constructivismo
La lógica de la disciplina
como solución de problemas.
Enseñanza
mediante
resolución
guiada
de
problemas.
Plantea los problemas y
dirige su solución.
Construye su conocimiento
mediante la investigación.
METODOLOGIA
En la aplicación de la unidad didáctica, como ya hemos mencionado anteriormente
se utilizo el enfoque de investigación dirigida, la cual trabaja cuatro ejes
principales: 1) formulación de pregunta problema. 2) intervención teórica, 3)
resolución de pregunta problema y 4) socialización (fig. 1). Para dicho desarrollo
fue indispensable plantear objetivos conceptuales, procedimentales y
actitudinales.
Conceptuales:
• Establece relaciones entre los conceptos que abarca la ingeniería genética tales
como: mutación, clonación, transgénicos, xenotrasplantes, terapia génica y
genoma humano.
• Identifica que la única forma de reproducción de individuos no es la sexual.
Procedimentales:
• Plantea problemas de acuerdo a sus dudas e intereses.
• Formula hipótesis e indaga en las diferentes fuentes de información para verificar
la misma.
Actitudinales:
• Explica el proceso que llevo a cabo para la resolución de su pregunta problema
ante sus compañeros.
• Trabaja en grupo para realizar el proceso de investigación.
• Participa de forma activa en clase y responde con las actividades que se llevan
a cabo.
INGENIERIA GENETICA: CIENCIA Y
TECNOLOGIA
INVESTIGACION DIRIGIDA
INDAGAR
FORMULACION DE
PREGUNTA PROBLEMA
OBJETIVOS
ACTITUDINALES
1. Comparación de alimentos modificados y no modificados genéticamente, en donde
los estudiantes establecerán diferencia y se plantearan preguntas.
2. Proyección de la película “Gattaca”, los estudiantes se plantearan preguntas y
definirán su pregunta de investigación.
INTERVENCION
TEORICA
OBJETIVOS
CONCEPTUALES
RESOLUCION DE PREGUNTA
PROBLEMA
OBJETIVOS
PROCEDIMENTALES
1. Realización de una clase magistral para aclarar conceptos que serán de ayuda para
el proceso de investigación.
2. Realización de una dinámica, en donde los estudiantes encontraran definiciones o
ejemplos dentro de bombas, que tendrán que relacionar con los diferentes conceptos
expuestos en el tablero.
1. Lectura de noticias relacionadas con el tema, mientras se realizaba asesoría en la
cual se reviso y mejoro por una parte la hipótesis planteada por los estudiantes, y
por otra su investigación teórica.
2. Elaboración de carteleras sobre ventajas y desventajas sobre cada uno de los temas
de la pregunta problema.
3. Asesoría en la cual los estudiantes aclararon dudas y concluyeron su proceso de
investigación.
SOCIALIZACION
OBJETIVOS
ACTITUDINALES
1. La presentación de la investigación con el objetivo de que los estudiantes sustentaran
su pregunta problema, su hipótesis, y su proceso de investigación, mediante
presentaciones en power point, carteleras y otros medios.
Fig. 1. Actividades desarrolladas en la unidad respecto a los ejes fundamentales de la investigación dirigida.
Es importante mencionar que la competencia científica que se pretendía
desarrollar con la unidad era la de Indagar: Capacidad para plantear preguntas y
procedimientos adecuados y para buscar, seleccionar, organizar e interpretar
información relevante para dar respuesta a esas preguntas.
IMPLEMENTACION
La unidad se aplicó a un grupo de 21 estudiantes de grado noveno entre los 13 y
los 16 años de edad, los cuales fueron distribuidos en tres grupos de siete
alumnos.
La implementación de la unidad tenía como uno de sus objetivos, el desarrollo de
la competencia Indagar ya mencionado anteriormente. Esto se logro mediante el
proceso de investigación que llevaron a cabo los estudiantes para resolver el
cuestionamiento teórico que planteaban en su pregunta problema.
Transversalmente se desarrollo la competencia de trabajo en equipo, que
requiere, de parte de los integrantes del grupo, capacidad para interactuar de
manera productiva, asumiendo compromisos y respondiendo por ellos.
Como resultado de los dos primeras actividades en donde los estudiantes debían
plantearse la pregunta problema para el proceso de investigación, se obtuvieron
preguntas como:
• ¿Qué alteraciones puede presentar el ser humano al momento de recibir un
xenotrasplante?
• ¿Se puede revertir una mutación, por ejemplo un poliploidia pasar a ser
diploidia?
• ¿Mediante los transgénicos se pueden tratar enfermedades como el cáncer?
En el momento de la intervención teórica, en la clase magistral los estudiantes
manifestaron sus dudas acerca del tema, las cuales fueron aclaradas,
evidenciando una participación activa durante la clase.
Posteriormente se aplico una prueba posteriormente se aplico una prueba en
donde
los estudiantes
debían
definir el concepto de mutación,
clonación, genoma humano
y en donde los estudiantes debían definir
el concepto de mutación,
clonación, genoma humano
y
Xenotrasplante; una tercera parte de la población de estudiantes presentó fallas a
la hora de resolver la prueba manifestando confusiones
entre conceptos;
debido a esto se decidió realizar una segunda intervención, esta vez de una
manera lúdica mediante el juego con bombas en donde se evidencio que los
estudiantes relacionaron de manera clara los conceptos con su definición y sus
ejemplos.
Al momento de realizar las asesorías la mayoría de los alumnos manifestaron su
interés por cada uno de los temas, planteando sus hipótesis como por ejemplo:
“Un problema como ser poliploide se puede arreglar por medio de muchas
técnicas y tratamientos que existen hoy día, pero no se podría revertir una
mutación al mismo tiempo que este ya que para arreglar esto se haría una
mutación” y enseñando las revisiones teóricas realizadas, mejorando su proceso
investigativo ya que tuvieron en cuenta varias de las sugerencias y orientaciones;
dando como resultado final de la hipótesis tomada como ejemplo, lo siguiente: “Un
problema como ser poliploide se puede arreglar por medio de muchas técnicas y
tratamientos que existen hoy día, pero no se podría revertir una mutación al mismo
tiempo que este ya que para arreglar esto se haría una mutación”. Durante la
lectura de las noticias realizada en la primera asesoría, los estudiantes
socializaron cada uno de sus puntos de vista de manera activa, lo cual nos
permitió percibir sus posturas éticas frente al tema. Para fortalecer el proceso de
investigación se realizo la actividad de las carteleras, evidenciando así que el
proceso de indagación lo estaban realizando de manera consciente e interesada
ya que no necesitaron de textos guías para realizar la actividad, tomando como
referencia las actividades pasadas como la proyección de la película y la lectura
de noticias. Algunas de las ideas expresadas fueron:
Ventajas:
• Ayuda en la identificación y cura de algunas enfermedades.
• Los xenotrasplantes salvarían la vida de las personas que necesitan los
órganos.
• Poder conocer la secuencia de ADN de cualquier individuo.
• Corregir defectos genéticos.
Desventajas:
• Desde el punto de vista religioso, es una falta de ética intentar igualar la
creación de Dios.
• Muchas personas prefieren alimentos naturales.
• Los transgénicos pueden alterar la salud.
• Los transgénicos tiene un alto costo.
Durante el proceso de aprendizaje los estudiantes se centraron en verificar o
falsear sus hipótesis, y cuestionando las de los demás grupos; lo cual fue
expresado por la mayoría durante las sustentaciones.
En el proceso de socialización los estudiantes demostraron un buen desempeño a
la hora de realizar una exposición, siendo más evidente en algunos alumnos que
en otros su motivación y buen desempeño durante el desarrollo de las diferentes
actividades de la unidad. A pesar de esto se observo que no en todos los
estudiantes hubo una transformación de ideas; una de las preguntas planteadas
por los estudiantes fue: ¿Es posible modificar un ecosistema al igual que un
OMG?, según el alumno esto era posible ya que el medio ambiente podía ser
manipulado genéticamente por el hombre. Después de realizar todo el proceso de
indagación, el estudiante persistió con su idea aceptando que el medio ambiente
no poseía ADN pero que de igual manera podía ser modificado genéticamente por
los diferentes efectos que los transgénicos causaban en este.
Según Driver
(1989), con frecuencia podemos apreciar que incluso después de enseñada una
cuestión, los estudiantes no modifican sus ideas a pesar de los intentos del
profesor para combatirlas mediante pruebas en contra de las mismas.
CONCLUSIONES
Mediante la aplicación de la unidad didáctica se ha logró que los estudiantes
adquirieran una actitud de formular preguntas, lo que conduce al desarrollo de
competencias científicas como la indagación y además a problematizar los
conocimientos científicos en su entorno social como por ejemplo las
consecuencias en la utilización de los transgénicos.
La única competencia que se pretendía desarrollar era la Indagación, pero debido
al tipo de metodología utilizada fue desarrollada también la competencia de trabajo
en equipo.
La mayoría de los estudiantes lograron un proceso satisfactorio de aprendizaje,
evidenciado mediante las actividades de expresiones escritas, carteleras, diseños
y explicaciones.
El desarrollo de esta propuesta aporto en nuestra formación como docentes,
múltiples herramientas no solo didácticas al momento de trabajar en un aula, sino
también sociales ya que los estudiantes además de pertenecer a un contexto
escolar, hacen parte de un contexto social el cual los maestros hacemos parte de
este, y por lo tanto no podemos dejar de lado. Es importante resaltar que la labor
docente abarca no solo enfrentar un grupo de estudiantes, también diseñar las
actividades con las que se pretende que ellos aprendan y sobre todo identificar las
dificultades que una escuela o curso presentan durante dicho proceso de
enseñanza aprendizaje y hacer lo posible por superar estas dificultades. Todo este
proceso de implementación e investigación fue de gran importancia ya que
además de ser la primera experiencia real frente a un grupo, logro enfocarnos y
darnos las primeras pautas para formarnos como maestros investigadores
interesados por hacer de la educación de nuestro país algo diferente.
BIBLIOGRAFIA
• Driver, R. Guesne, E. & Tiberghien, A. (1989). Ideas científicas en la infancia y la
adolescencia. Madrid, España.: ediciones Morata S.A.
• Feito, G.L. (1999). El sueño de lo posible: Bioética y terapia génica. España.:
Universidad Pontificia Comillas.
• Gonzalez, A.J. (2001). Breve cronología de la genética. Revista Ciencias. 063.
• Pozo, J.I. & Gomez, M.G. (2006). Aprender y enseñar ciencia: del conocimiento
cotidiano al conocimiento científico. (6ta Edición). Madrid, España.: Ediciones
Morata.
• Strathern, P. (1999). Watson y el AND. (1ra Edición). Madrid, España.: Siglo
veintiuno de España editores S.A.