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Sofía Judith GarófaloLicenciada en Ciencias Biológicas de la Facultad deCiencias Exactas y Naturales de la UBA, y Dra. enCiencias Químicas con Orientación en Educación, de lamisma casa de altos estudios. Se desempeña como profe-sora de Biología e Introducción a la Biología Molecular yCelular del Cíclo Básico Común - Universidad de BuenosAires y como profesora de enseñaza superior de Genéticay Química Biológica en el Instituto de Formación Docente“Rosario Vera Peñaloza”, Villa Ballester.

3º Premio

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, EXPRESIÓN DE GENES Y ENFERMEDADES HUMANAS.

UNA PROPUESTA DE ENSEÑANZA CON TIC EMPLEANDO UNA ANALOGÍA

Lydia Raquel GalagovskyLicenciada en Ciencias Químicas por la facultad deCiencias Exactas y Naturales de la UBA y Doctora enCiencias Químicas por la misma universidad. Se desem-peña como profesora de Didáctica de la Química en elCentro de Formación e Investigación en Enseñanza delas Ciencias (CEFIEC).

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ÍNDICE

1. Resumen del proyecto ......................................................................... 3

2. Presentación del proyecto.................................................................... 4

2.1 Breve diagnóstico........................................................................... 4

2.2 Objetivos ........................................................................................ 7

2.3 Detalles e importancia de la propuesta .......................................... 8

2.3.1 Importancia del contenido científico ..................................... 9

2.3.2 Importancia del trabajo con analogías ................................. 10

2.3.2.a Momentos anecdóticos............................................. 12

2.3.2.b Momentos de conceptualizaciones sobre la analogía .. 13

2.3.2.c Momentos de correlaciones conceptuales................ 14

2.3.2.d Momento de metacognición .................................... 16

2.4 Importancia del marco teórico de enseñanza-aprendizaje general y específico...................................................................... 16

2.4.1 ¿Por qué una analogía sobre Síntesis de Proteínas? ............ 16

2.4.2 ¿Para qué una analogía en situaciónde Modelo Didáctico Analógico?......................................... 18

3. Breve descripción del proyecto ......................................................... 19

4. Anexo................................................................................................. 26

5. Bibliografía ........................................................................................ 29

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1. RESUMEN DEL PROYECTO

Los temas de “síntesis de proteínas y expresión génica” se han convertidoactualmente en una base fundamental para la comprensión de la Biología; de lasenfermedades que afectan al hombre; así como también de las terapias derivadasde la biotecnología. Por ello resulta esencial actualizar a docentes en ejercicio y/ oa estudiantes de profesorados.

El presente proyecto propone la utilización de una analogía enmarcada ensituación de Modelo Didáctico Analógico (MDA) con el uso de TIC, mediante unsoftware interactivo con modalidad 1 a 1. El software de uso offline se realizó conFlash. Para su ejecución se requiere Windows 9x-ME-2K-XP-Vista-7, 32MBRAM, y 2MB de espacio en el HD.

Los estudiantes deben explorar y comprender el funcionamiento de la analogía,que consiste en una fábrica de cadenas que responde a pedidos para usos internoso externos (que requieren empaquetamiento, señalización y distribución de lascadenas). Los estudiantes formulan hipótesis sobre por qué ocurren diferentessituaciones normales y fallas en dicha fábrica y cuáles serían sus consecuencias.Posteriormente, deben encontrar las correlaciones conceptuales con enfermedadeshumanas tales como alergias, hemofilia, cáncer de pulmón, infección viral, etc. Esdecir, enfermedades cuyos orígenes se hallan en la síntesis de proteínas o de expre-siones génicas específicas.

El software da movimiento a los procesos de la fábrica de cadenas, es modularen sus contenidos, presenta cuadros de correlación que los estudiantes deben resol-ver escribiendo sus respuestas en el software, incluye todos los contenidos cientí-ficos necesarios y tiene instancias de autoevaluación.

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2. PRESENTACIÓN DEL PROYECTO

2.1 Breve Diagnóstico

Los temas de “síntesis de proteínas y expresión génica” son estructurantes(Gagliardi, 1986) en el área de la Biología Molecular, dado que ejemplificancómo las formas de vida que conocemos comparten características bioquímicasy genéticas comunes. Así, estos mecanismos moleculares que compartimostodos los seres vivos permiten reconocer la existencia de un ancestro común. Porotra parte, los conocimientos sobre genética y síntesis de proteínas se han con-vertido actualmente en una base fundamental para la comprensión de la propiabiología, de la evolución de los seres vivos y de la potencialidad de las terapiasderivadas de la biotecnología.

Estos tópicos se enseñan en cursos de los últimos años de la escuela secun-daria, están presentes en las materias de ingreso o primer año de Biología decarreras universitarias; y forman parte de dos espacios curriculares en elProfesorado de Ciencias Biológicas (diseño de Provincia de Buenos Aires):Química Biológica y Genética, correspondientes al tercer y cuarto año de dichacarrera, respectivamente.

La comprensión de estos temas es fundamental para la formación de losdocentes de Biología, pues permite resignificar contenidos provenientes dediversas perspectivas e integrar modelos biológicos que expliquen procesos enlos distintos niveles de organización de un ser vivo (Griffith y cols. 2005). Desdela disciplina Biología Molecular, en los últimos 50 años se han producido des-cubrimientos relacionados con los procesos de síntesis de proteínas y expresióngénica que ofrecen explicaciones –antes inconclusas–, y perspectivas de desa-rrollo de terapias nunca antes imaginadas. Es, por lo tanto, de suma importanciaque el futuro docente –o el docente en ejercicio– construya las bases conceptua-les necesarias para comprender dichos avances científicos del área y una postu-ra crítica y responsable de saberes socialmente significativos, para luego fomen-tar este espíritu y conocimiento en las aulas. Sin embargo, el aprendizaje de estastemáticas parte de niveles de abstracción muy altos, y los discursos empleadosen las explicaciones científicas correspondientes están plagados de conceptos yprocesos de difícil comprensión.

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La enseñanza de estos temas en las aulas de la escuela secundaria plantea almenos dos problemas:

• Para comprender las aplicaciones médicas de los conocimientos derivadosde la síntesis de proteínas y expresión génica hace falta entender previa-mente conceptos y procesos de Biología Molecular.

• La comprensión de conceptos y procesos de Biología Molecular requiereun lenguaje específico, muy alejado del lenguaje cotidiano que permite alos estudiantes “anclar” los significados de conceptos y procesos biomole-culares. Por lo tanto, las importantes derivaciones médicas relacionadascon la Biología Molecular, identificadas tras décadas de investigación,carecen de un vocabulario simplificado y/o sencillo para ser enseñadas aestudiantes noveles.

La situación de enseñanza del tema “síntesis de proteínas y expresión géni-ca” en la escuela secundaria refleja una disociación entre lo que los docentes“enseñan” y lo que los estudiantes “pueden entender”. Los docentes y los librosde textos utilizan –además de lenguaje verbal con terminología científica espe-cífica– dibujos, representaciones esquemáticas –es decir, lenguaje gráfico– paradescribir, por ejemplo, las partes de la célula (membrana, núcleo, aparato deGolgi, etc.), organelas subcelulares (tales como ribosomas) y moléculas (talescomo ADN, ARN, cromosomas, etc.). Sin embargo, nuestras investigaciones –ylas de tantos otros investigadores– han demostrado que la complejidad de estoslenguajes expertos impacta negativamente en los estudiantes ya que sobresaturasus capacidades de Procesamiento Cognitivo de la Información (Galagovsky, DiGiacomo, Castelo, 2009; Galagovsky y Bekerman, 2009, Johnstone, 2010).

Resolver esta problemática demanda a los docentes: por un lado, el esfuerzode comprender los temas teóricos de Biología Molecular; por otro, el desafío derealizar reflexiones didácticas sobre cómo acercar esas ideas fundamentales a losjóvenes estudiantes de secundaria –aun a aquellos que no continuarán con carre-ras del área de biología o de salud–. Por último, demanda el desafío de vincularprocesos básicos de Biología Molecular con situaciones médicas derivadas defallas en el metabolismo normal de las personas, ya que este tipo de contenidossuele ser mucho más atractivo y motivador para los estudiantes que los temasexclusivamente abstractos del mundo molecular y celular.

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El presente proyecto subsana estas demandas. Es decir, los docentes en ejer-cicio y los que se están formando (estudiantes de profesorados) podrán benefi-ciarse de la presente propuesta, aplicable al nivel secundario, empleando esterecurso TIC en la modalidad 1 a 1.

Por otro lado, los estudiantes de Profesorados (en Biología, Química oCiencias Naturales) tienen un triple desafío: “aprender, aprender a enseñar yluego, enseñar un tema”. Por lo tanto, la presente propuesta es un ejemplo exce-lente para llevar a la práctica en los últimos años de la carrera de formación defuturos docentes; tanto para actualizarlos en contenidos científicos, así como tam-bién en metodologías didácticas sustentadas en marcos teóricos constructivistas.El trabajo con el presente proyecto podrá realizarse dentro de los espacios curri-culares Biología y su Enseñanza y Espacio de la Práctica en los Profesorados.

En resumen, el presente proyecto propone una forma interactiva de enseñar“síntesis de proteínas, expresión génica y enfermedades derivadas de fallas en laexpresión génica” desde la integración de la información científica abstracta ycorrecta, con la utilización de una analogía –enmarcada en un modelo didácticode enseñanza– y el uso de TIC.

La analogía de la fábrica de cadenas y sus posibles fallas es de fácil utiliza-ción en el aula desde el nivel secundario, y con ella se logra una correlación conlas enfermedades conocidas por el público en general. El procedimiento didác-tico para trabajar con la analogía se enmarca en lo que hemos denominadoModelo Didáctico Analógico, sustentado en una secuencia de trabajo interactivocon los estudiantes. Esta modalidad puede realizarse con o sin TIC. En el dise-ño de la presente propuesta, el uso de TIC favorece la interacción e, incluso,tiene instancias de autoevaluación. Este diseño, sin embargo, no consiste en lamera selección de alternativas de respuesta –que podrían ser respondidas desdeel azar, o por intentos sucesivos hasta llegar al acierto– sino que, por el contra-rio, el diseño requiere de la participación activa de los estudiantes y del consen-so de significados para su evaluación.

El software se realizó con dos versiones Flash, una ejecutable offline (verAnexo) y otra que puede ser ejecutada desde Internet Explorer (prueba piloto).Para la versión ejecutable offline se requiere la siguiente configuración:Windows 9x-ME-2K-XP-Vista-7, 32MB RAM y 2MB de espacio en el HD.

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La versión online del presente proyecto constituyó una prueba piloto desa-rrollada durante 2002-2003 por nuestro grupo de trabajo con el apoyo de inves-tigadores en el área de informática para el diseño gráfico. Esta versión fue subi-da a Internet para su aplicación con algunos estudiantes del Profesorado de laFacultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires yde la asignatura Biología del Ciclo Básico Común (UBA). Este prototipo puedeverse en http://www.fcen.uba.ar/ecyt/fabrica/fabrica.swf. El éxito de esta pruebapiloto, conjuntamente con los desarrollos de investigación didáctica realizadosposteriormente (entre 2003 y 2010) con otras analogías en situación de MDA,nos estimula ahora a la presentación al Premio “Formación y desarrollo pro-fesional docente - La aplicación de las nuevas tecnologías en el aula” por lasolidez teórica de la propuesta, y por la posibilidad actual de trabajar con elmaterial con modalidad 1 a 1.

El hecho de que estudiantes y profesores puedan contar con su netbook per-sonal era una oportunidad impensada hace nueve años, cuando se desarrolló laprueba piloto. Así, la presente propuesta consta de un material original con fun-damentos teóricos basados en investigaciones educativas (Aduriz Bravo y col.,2003; 2005, Galagovsky, 2004a, b; Galagovsky y col, 2001, 2002, 2003; Haimy cols, 1999; 2003; Seferián, 2002; Soulages y cols., 2002; Garofalo y cols,2002; Greco y Galagovsky, 2005; Galagovsky y Greco, 2009).

2.2. Objetivos

Desde el diagnóstico y la perspectiva descriptas, y desde las investigacionessobre modelos mentales, modelos científicos y modelos didácticos (Moreira yGreca, 1995; Soulages y cols., 2000; Giudice y Galagovsky, 2008; Galagovsky ycols., 2009), hemos construido una propuesta lúdica y a la vez sencilla que utili-za TIC y permite llegar a un alto nivel de aprendizaje sobre temas complejos–como lo son la síntesis de proteínas y la expresión génica–. La propuesta peda-gógica que se presenta tiene un fundamento científico relevante y una lógicadidáctica basada en modelos de Procesamiento de Información provenientes delas ciencias cognitivas. Estas dos características le dan a la propuesta –motivado-ra para los estudiantes– marcos teóricos de respaldo científico y pedagógico.

El objetivo general del presente proyecto está focalizado en una propuestade enseñanza mediante un software, utilizando una analogía sobre los temas

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“SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, EXPRESIÓN DE GENES Y ENFERMEDADESHUMANAS”, para facilitar el aprendizaje de estos tópicos en alumnos secun-darios y en estudiantes de Profesorados. Asimismo está focalizado en generarRECOMENDACIONES PEDAGÓGICAS que acompañen al software para queel conjunto sea utilizado para la enseñanza de TIC en tanto que herramientasdidácticas para la formación docente.

Nos propusimos los siguientes objetivos específicos:

• Elaborar un software para trabajo 1 a 1 offline. Es decir que cada estudiantepueda resolver el trabajo en su computadora personal, a su tiempo y ritmo,y que el trabajo pueda ser también resuelto en grupos de discusión. El pro-grama tiene instancias de autoevaluación de las respuestas para que losequipos o individuos logren un puntaje final, según el grado de acierto ensus respuestas.

• Incluir en el software todos los materiales teóricos y los dispositivos didác-ticos que necesitarán los estudiantes y docentes (desde tablas para comple-tar, las mismas tablas completas y el material informativo sobre los conte-nidos científicos y pedagógicos). El material informativo científico podráser adaptado por los docentes, o podrán utilizarse textos de cualquier otrafuente bibliográfica.

• Elaborar recomendaciones para el uso didáctico del material ya que lassugerencias para el tratamiento pedagógico provienen de fuertes modelosteóricos y de investigaciones educativas.

En la página web http://www.fcen.uba.ar/ecyt/fabrica/fabrica.swf puedeverse el prototipo de versión preliminar que ha sido ensayada (2002-2003) conestudiantes del Profesorado de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales y conalgunos estudiantes del Ciclo Básico Común (materia Biología), como pruebapiloto de enseñanza y aprendizaje con excelentes resultados.

2.3. Detalles e importancia de la propuesta

La Didáctica de las Ciencias Experimentales señala que la mayoría de losconceptos y procesos utilizados para explicar los fenómenos de la química, la

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bioquímica y la biología molecular no tienen un medio sencillo ni directo de serpercibidos por la vía de los sentidos, ya que son de naturaleza fundamentalmen-te simbólica y abstracta (Johstone, 2010). De manera que, si el estudiante inten-ta aprender y no encuentra relaciones entre la nueva información conceptual quedebe incorporar y lo que ya sabe –o lo que puede percibir con sus sentidos–, suúnica posibilidad cognitiva deriva en un aprendizaje exclusivamente memorísti-co (Novak, 1984), aislado (Galagovsky, 2004a, b), absolutamente descontextua-lizado y desmotivador.

La presente propuesta será detallada a continuación, considerando la impor-tancia de cada una de sus tres partes fundamentales:

• Importancia del contenido científico• Importancia del trabajo con analogías• Importancia del marco teórico de enseñanza-aprendizaje general y específico

2.3.1 Importancia del contenido científico

Las proteínas constituyen uno de los componentes fundamentales de las células.Son macromoléculas formadas por cadenas de unidades o eslabones de aminoáci-dos. Una proteína puede llegar a tener desde cientos hasta miles de aminoácidos.Sin embargo, solo 20 aminoácidos las conforman, pudiendo encontrarse alrededorde 50 diferentes en la naturaleza. La inmensa diversidad de proteínas encontradasen el reino animal y vegetal se debe a las diferentes combinaciones secuenciales delos 20 aminoácidos que las forman. Cada organismo sintetiza sus propias proteínasen sus células, formando distintos tipos de proteínas para diferentes usos al combi-nar de múltiples maneras los 20 aminoácidos que las forman. Para poder lograr esassíntesis o fabricaciones, la célula requiere de información acerca de cómo y cuán-do hacerlo; requiere también de energía, materias primas –como lo son los mismosaminoácidos–, y de que el proceso esté estrictamente controlado por enzimas. Lasproteínas son componentes vitales de nuestro cuerpo, que funciona correctamentecuando las mismas han sido correctamente sintetizadas por la maquinaria celular.La información necesaria para la síntesis de todas las proteínas que requiere nues-tro organismo se encuentra en el ADN presente en el núcleo de nuestras células.Cuando nuestro cuerpo requiere alguna de las proteínas, es necesario que la infor-mación correspondiente –hallada en el ADN– sea copiada. Este proceso se deno-mina transcripción, ocurre en el núcleo celular y, a partir del mismo, se genera una

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nueva biomolécula denominada ARN mensajero. Estas biomoléculas –que llevan elmensaje de cómo es la proteína que nuestro organismo necesita– se unen a los ribo-somas presentes en el citosol. Una vez unido el ARN mensajero al Ribosoma seproduce la traducción del material genético; proceso que se lleva a cabo gracias aun complejo enzimático en el que intervienen distintas biomoléculas que interpre-tan el código genético al “lenguaje” de los aminoácidos. Si se producen fallas enalgunas de las instancias de esa comunicación entre el ADN y la proteína resultan-te –expresión génica–, se producen enfermedades de diverso tipo.

La información sobre el funcionamiento correcto de los procesos bioquími-cos de síntesis de proteínas y expresión génica en el organismo humano deman-dó décadas de investigaciones bioquímicas sobre enfermedades que, siendo muydiversas en sus efectos, provienen de fallas en el proceso de síntesis de determi-nadas proteínas y/o de expresiones génicas específicas. Se trata de un área deinvestigación científica que continúa siendo muy activa a nivel mundial.

Esta conexión entre temas médicos sobre enfermedades –algunas muy fre-cuentes en la población– y temas de Biología Molecular no suele ser incluida enlos textos de biología básica. Por lo tanto, la información presentada en la pro-puesta resultó de una búsqueda bibliográfica específica e importante a partir denumerosos textos (entre otros, pueden citarse De Robertis-Hib (1998), Alberts ycol. (1996; 2006); Curtis y cols. (2006).

Ejemplos de las enfermedades que se trabajarán en la presente propuesta son:ALERGIAS; HEMOFILIA; SÍNDROME DE DOWN; ALZHEIMER; DIABETES

MELLITUS; HIPERCOLESTEROLEMIA FAMILIAR; ALBINISMO; CÁNCER DEPULMÓN; ESCLEROSIS MÚLTIPLE; ACCIÓN DE VIRUS; FIBROSIS QUÍSTICA;ANEMIA FALCIFORME.

Comprender los orígenes moleculares de cada una de estas enfermedades resul-ta motivador para el aprendizaje de conceptos y procesos del nivel bioquímico, ygenera interés por buscar más información en los estudiantes (Garófalo y cols, 2002).

2.3.2 Importancia del trabajo con analogías

La comunicación entre expertos, cuando se refiere a modelos científicos, uti-liza, no solo descriptores específicos y formulaciones matemáticas, sino también

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elementos del lenguaje literario como la analogía y la metáfora que aportanmayor significado a la descripción de dicho modelo científico (Hesse, 1996;Gross, 1990). Así, el lenguaje científico se enriquece con una serie de estrategiasque podrían haberse supuesto exclusivas del lenguaje literario, pero que jueganun importante papel en la construcción y el consenso de significaciones en laciencia (Massarini, 2011).

Sin embargo, la suposición básica de que las analogías ayudan a los alumnosa procesar comprensivamente información de alto nivel de abstracción –median-te su correspondencia con conceptos cotidianos– no ha sido demostrada porinvestigaciones educativas (Gabel, 1994). Desde nuestras investigaciones, estose debe a que ambos dominios de la comparación –el de conceptos cotidianos ycientíficos– son presentados por el docente. En este contexto pedagógico, elestudiante recibe tres tipos de informaciones: de la analogía, del contenido cien-tífico y de las relaciones mutuas. De ellas, eventualmente, él solo reconoce algu-nos contenidos del dominio de la información de la analogía. Es muy difícil queel estudiante novato pueda comprender simultáneamente el dominio de la ana-logía, de la información científica y de las correlaciones mutuas. Esta situaciónse muestra simbólicamente en la Figura 1.

Debe aceptarse que los dibujos que utilizan los expertos para representar susconceptos abstractos también son analogías (Galagovsky y cols., 2009).Evidentemente, los dibujos de un ribosoma, de una cadena de ADN, de genes,etc. son analogías de sus respectivos entes-objeto-referente. Es decir, son unainterpretación artística de dichos conceptos. Basta recorrer libros de textos, dediferentes niveles de escolaridad, sobre el mismo tema para comprobarlo.Teniendo en cuenta estos aspectos de la comunicación entre expertos y novatos,mediados por léxico especializado, dibujos y analogías, hemos definido alModelo Didáctico Analógico (MDA) como un dispositivo interactivo apropiadopara la ciencia escolar (Galagovsky, 2005). La idea básica es que para construirun Modelo Didáctico Analógico, sus autores deben conocer profundamente eltema científico que quieren enseñar, abstraer sus conceptos nucleares y las rela-ciones funcionales entre dichos conceptos, y traducir todo a una situación inte-ligible –proveniente de la vida cotidiana, de la ciencia ficción o del sentidocomún– para el alumnado. La diferencia fundamental, además, entre presentaruna analogía a los estudiantes, o trabajar desde un MDA radica en el contextodidáctico con el que se trabaja en la clase.

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La estrategia didáctica para operar con un MDA requiere cuatro momentosbien diferenciados (Greco y Galagovsky, 2005; Aduriz y cols. 2005; Galagovskyy Greco, 2009). Estos cuatro momentos, aplicados al presente proyecto, son:

• Momento anecdótico• Momento de conceptualización sobre la analogía • Momentos de correlación conceptual• Momento de metacognición

A continuación se explicarán dichos momentos. Sin embargo, dada la difi-cultad del tema científico a abordarse, se encara la enseñanza del mismo demanera espiralada complejizándolo de a poco. De manera que en el dispositivodel software se han marcado dos instancias: por un lado, la que se refiere a lafábrica y sus partes, elementos y procesos que se correlacionan con la célula,sus partes, elementos y procesos de la síntesis de proteínas y expresión génica;y, otra instancia, la que se refiere a los problemas de la fábrica, sus orígenes yconsecuencias, que correlacionan con los problemas en los procesos normales desíntesis de proteínas y dan lugar a enfermedades. Esto significa que habrá dosmomentos anecdóticos, dos momentos de conceptualización sobre la analogía ydos momentos de correlaciones conceptuales.

2.3.2.a Momentos anecdóticos

En primer lugar, los alumnos –individualmente o reunidos en pequeños gru-pos– deben comprender la situación analógica planteada. Es un momento dejuego, donde los estudiantes “descubren” las partes de la analogía.

En el caso del presente software hay dos momentos anecdóticos. El primerotranscurre cuando los estudiantes deben explorar y comprender el funcionamien-to de la fábrica de cadenas, que está animada en la versión electrónica y cuyodibujo estático puede verse en la Figura 2. El texto explicativo sobre el funciona-miento de la fábrica puede leerse a continuación de la Figura 2; en el software seencuentra al presionar el botón correspondiente.

Las preguntas que guían este primer momento anecdótico son: en qué consis-te la fábrica; y cuáles son sus partes, elementos, productos, procesos y controles.

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Luego de familiarizarse con este funcionamiento de la fábrica –que responde apedidos de cadenas para uso interno o externo con el consiguiente empaqueta-miento, señalización y distribución–, los estudiantes deberán realizar la primeraconceptualización de la analogía y la subsiguiente correlación conceptual. Esdecir, encontrar las similitudes y diferencias con lo que ocurre en una célula y losprocesos de síntesis de proteínas y expresión génica.

Un registro escrito de lo expresado en estos momentos anecdóticos por partede los estudiantes es fundamental para facilitar el momento de la metacogniciónfinal. En el software esto está resuelto con espacios que los estudiantes debencompletar, escribiendo en la computadora dentro de las casillas habilitadas paratal efecto. Estos escritos podrán ser impresos al final del trabajo.

El segundo momento anecdótico ocurre luego de que los estudiantes resuel-ven la primera correlación conceptual. En este momento, las preguntas a losestudiantes son referidas a por qué, cómo y con qué efectos pueden ocurrir fallasen la fábrica. Los estudiantes establecen hipótesis, argumentan, justifican fenó-menos y predicen situaciones. El registro escrito de lo expresado por los estu-diantes está resuelto tal como se describió anteriormente.

Durante todo el momento anecdótico, se utiliza vocabulario cotidiano –el dela analogía–. Las hipótesis y argumentaciones son, también, sobre la analogía.

2.3.2.b Momentos de conceptualizaciones sobre la analogía

Cada momento anecdótico culmina con una puesta en común donde se comu-nican las conclusiones de los estudiantes a partir de la lectura de sus escritos. Si eltrabajo fue resuelto de manera grupal, cada uno de los grupos relata situaciones yargumentaciones idiosincrásicas provenientes de los aportes de sus integrantes.

En el momento de conceptualización sobre la analogía, es necesario llegar aconsensos sobre los conceptos y procesos que los estudiantes “descubrieron” enel momento anecdótico. Hay que ponerles nombres consensuados. Estas nuevaspalabras serán los nombres de los conceptos y serán fundamentales para esta-blecer las correlaciones conceptuales con la información científica en el siguien-te momento didáctico.

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Es decir, en este momento de conceptualización se configuran los concep-tos sostén para un aprendizaje significativo y sustentable (Galagovsky, 2004a, b). Estos –muy presentes en la atención conciente de los estudiantes por eltrabajo realizado– les permitirán procesar la información científica que sepresentará a continuación, en el momento de correlación conceptual(Galagovsky y Greco, 2009).

La complejidad de los temas científicos involucrados en esta propuestarequiere dos momentos diferentes de conceptualización sobre la analogía: el pri-mero, se refiere a las partes, elementos y procesos de la fábrica. Estos conceptosdeben organizarse en un listado. En el software el listado aparece ya organizado(se sugiere que esos conceptos surjan por discusión en la clase). Luego, dicholistado permitirá establecer las correlaciones en un formato de tabla (ver Tabla1). El segundo momento de conceptualización sobre la analogía se refiere a unlistado de los problemas que pueden ocurrir en la fábrica. El entusiasmo de losestudiantes y su comprensión cabal de la analogía los llevan a enumerar más pro-blemas que los que luego tendrán un correlato con la información científicasobre fallas en la síntesis de proteínas o expresión génica en seres humanos.Todas las respuestas deben ser bienvenidas y valoradas, pues reflejan el com-promiso de los estudiantes con el procesamiento cognitivo de la información dela analogía.

La Figura 3 indica los lugares donde se producen aquellos problemas en lafábrica de cadenas que luego tendrán un correlato con los procesos de la sínte-sis de proteínas o de la expresión génica que, cuando fallan, generan enferme-dades en los humanos.

La Figura 4 muestra la organización conceptual de la Figura 3, en la que seestablece un agrupamiento –categorización– de los problemas en la fábrica y susconsecuencias, que tendrán correlación con los conceptos científicos de lasenfermedades humanas. La Figura 4 se resuelve en el software mediante un lis-tado que se despliega a medida que se pasa el cursor por cada tipo de problemaposible. Asimismo, el software despliega casilleros que deben ser completadosasociando una enfermedad para cada problema de la fábrica.

2.3.2.c Momentos de correlaciones conceptuales

La información de los momentos anecdóticos y de conceptualización sobre laanalogía se trabaja con los estudiantes en un lenguaje cotidiano.

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Se pide a los estudiantes que leyendo los textos con la información científica(en este caso serán dos) completen una tabla de correlación. Los textos científi-cos utilizan el vocabulario propio de la ciencia. Por lo tanto, la búsqueda decorrelaciones requiere la comprensión de los significados de los conceptos y nosu mera apariencia lingüística.

En el caso del presente proyecto hay dos tipos de correlaciones. El softwareincluye los dos textos científicos requeridos que, incluso, pueden imprimirse.

La primera correlación es –como se mencionó previamente– la que requiereasociaciones entre la fábrica, sus partes, elementos y procesos con los que suce-den en la célula. La Tabla 1 muestra cómo quedarían completas dichas correla-ciones. En el software, luego de que los estudiantes resuelven la tabla escribien-do sus respuestas, pueden verificar sus aciertos y ponerse un puntaje. Lo queescribieron queda registrado como tabla completa y puede imprimirse –porejemplo, para control del docente–.

La correlación final necesaria es la que tiene que ver con las fallas de la fábri-ca y sus consecuencias asociadas a las enfermedades humanas. Los textos cien-tíficos sobre las enfermedades tienen un vocabulario que remite a problemas enla síntesis de proteínas o en fallas en la expresión génica. Para poder procesaresa información científica sobre enfermedades, los estudiantes deben habercomprendido las correlaciones entre la fábrica, sus sectores, elementos y proce-sos con los elementos de las células y los procesos de síntesis de proteínas yexpresión génica. Por lo tanto, una vez resuelta la Tabla 1 de correlación, losestudiantes abordarán los momentos anecdóticos y de conceptualización para lasegunda parte de la analogía –la que refiere a los problemas en la fábrica–.Recién después, leerán el texto informativo sobre las enfermedades y resolveránla Tabla 2 de correlación.

El software está diseñado de forma tal que despliega las respuestas consen-suadas sobre los problemas de la fábrica para que los estudiantes puedan escri-bir sus respuestas a medida que leen y comprenden el texto sobre las enferme-dades. Queda un registro de lo escrito por ellos y sus respuestas individualespueden imprimirse e incluso obtener un puntaje. El docente puede así, tener uncontrol sobre lo actuado por los estudiantes.

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En ambos textos científicos incluidos en el software se ha privilegiado la pre-sentación de conceptos básicos y fundamentales de la temática. Los docentespodrán realizar las profundizaciones que deseen en instancias posteriores deenseñanza.

2.3.2.d Momento de metacognición

Finalmente, el momento de la metacognición es una instancia de autogestióndel aprendizaje (Monereo Font, 1995); una toma de conciencia por parte delestudiante sobre el salto cognitivo que ha logrado en el tema (Galagovsky,1993). En este momento se requiere de los estudiantes un análisis riguroso paraexplicitar las transposiciones didácticas que operaron en los procesos de analo-gación: los recortes, simplificaciones y aproximaciones que se produjeron, lastransferencias y desplazamientos del contenido, los rangos de validez conceptualy operacional. Esta etapa de metacognición supone un tipo de pensamiento delmás alto nivel de conceptualización y la revisión de los mecanismos propios deadquisición del conocimiento.

El software incluye un apartado sobre las limitaciones de la analogía que sonparte de la reflexión metacognitiva. Se sugiere que las actividades de metacog-nición se trabajen presencialmente, ya que son ejercicios de reflexión y comuni-cación que deben darse individualmente y ser compartidos en la clase.

2.4. Importancia del marco teórico de enseñanza-aprendizaje general yespecífico

En este apartado cabría hacer dos preguntas:1) ¿Por qué una analogía sobre Síntesis de Proteínas?2) ¿Para qué una analogía en situación de Modelo Didáctico Analógico?

2.4.1. ¿Por qué una analogía sobre Síntesis de Proteínas?

El tema nos parece relevante porque es central para un enfoque molecular y bio-

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químico de la Biología. Sus conceptos se pueden derivar hacia especializaciones en lasáreas de genética, bioquímica, fisiología celular, medicina y biotecnología.

Los textos más simples sobre el tema son simplificaciones que utilizan dibu-jos, esquemas y vocabulario complejos. Así, los alumnos pueden “entender” quedos estructuras redondeadas, superpuestas y atravesadas por una hebra, quierendecir que el ribosoma está traduciendo a un ARN mensajero. La pregunta es¿Entienden conceptualmente el proceso? La experiencia demuestra que Síntesisde Proteínas es uno de los puntos más difíciles de comprender por estudiantes delnivel del Ciclo Básico Común (CBC-UBA) cuando se los evalúa en comprensióny no por sus conocimientos netamente memorísticos (Garófalo y cols., 2002).

Nuestra propuesta es enseñar este tema en situación de Modelo DidácticoAnalógico. Esto ya se ha probado en clases presenciales y sobre otros temas congran éxito (Galagovsky y Greco, 2009; Blasi y Galagovsaky, 2011; Possiel ycols. 2011). Tratar de dar movimiento a los procesos de esta fábrica de cadenasaprovechando los recursos tecnológicos del programa Flash no fue simple. Laslimitaciones que impone el software se suman a las enormes dificultades de tra-ducir un MDA –vitalmente interactivo y pensado para clases presenciales–, enun programa de PC donde estuviera toda la información y donde los momentosdel MDA pudieran ser volcados.

La ventaja de este formato dinámico frente al presencial, sus alcances y suslimitaciones serán cuestiones a investigar. Creemos que la visualización de losprocesos dinámicos y la utilización de TIC permitirá motivar y favorecer la com-prensión de los estudiantes de nivel de secundaria y Profesorado. Por ello, con-sideramos que el presente proyecto es un insumo atractivo, original, novedoso yvalioso para los docentes en ejercicio y en formación.

Los conceptos que se aprenden con esta propuesta educativa pueden derivarhacia especializaciones en las áreas de medicina, genética y biotecnología, yaportar fundamentos para hacer conexiones de interés de los alumnos en un con-texto de Ciencia-Tecnología-Sociedad.

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2.4.2. ¿Para qué una analogía en situación de Modelo Didáctico Analógico?

Una analogía se utiliza, entonces, con la idea de facilitar la comprensión deconceptos abstractos.

Toda analogía tiene dos aspectos que debemos analizar: por un lado, remitea imágenes y etiquetas lingüísticas desde contextos cotidianos conocidos por losalumnos. El otro aspecto es la necesaria correlación con imágenes y vocabularioerudito. Hemos explicado que cuando todas las explicaciones son dadas por elprofesor no se logra una buena eficiencia en el aprendizaje de los estudiantes.Por ello, resulta muy interesante el trabajo con el MDA. El presente proyectorecupera la interactividad que propone el MDA en una propuesta original queincluye todos los materiales que requiere un docente para enseñar los complejostemas elegidos.

Luego de realizar las actividades propuestas en el software, los estudiantespueden leer acerca de los mismos contenidos en otros textos diferentes e, inclu-so, en textos sobre aplicaciones biotecnológicas relacionadas. Gracias a investi-gaciones previas, podemos predecir que los resultados indicarán que a los estu-diantes no solo les resultará posible comprender los fundamentos básicos con-ceptuales sino también aplicar estrategias cognitivas de pensamiento analógico(Gentner y cols. 2001) que constituyen en sí mismos una prueba de la efectivi-dad del MDA y de su traducción al formato de software.

Es decir, los estudiantes que han transitado por la comprensión de la analo-gía y por las actividades que sugiere el MDA dan cuenta de éxitos al poder pro-cesar cognitivamente esas nuevas informaciones eruditas –o de divulgación–.Esto resulta muy positivo, pues los conceptos aprendidos en la analogía (con-ceptos sostén) y sus estrategias de pensamiento analógico desarrolladas soncompetencias cognitivas que los auxilian en el procesamiento de nueva infor-mación científica.

Convertir la situación de Modelo Didáctico Analógico presencial en una ver-sión autosustentable con soporte de software nos obligó a reflexionar sobre el

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diseño del software, para que pudieran mantenerse esos momentos vitales deinteracción con los alumnos, con instancias de autoevaluación.

La utilización real que hagan los profesores de este software puede incluiraltos durante su desarrollo para dar lugar a discusiones grupales entre los alum-nos. El agregado de estas situaciones de argumentación socio-cognitivas segura-mente enriquecerá la propuesta.

3. BREVE DESCRIPCIÓN DEL PROYECTO

A continuación se presentan las figuras, textos informativos y tablas comoejemplos a partir de los cuales se puede inferir el contenido del software:

Figura 1: Dificultades de procesamiento de la información proveniente de una analogía

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La fábrica “La Unidad” produce en serie y en forma automatizada diferentestipos de cadenas, para distintos usos, combinando distintos tipos de eslabones. Si larecorremos por dentro nos encontraremos con dos sectores principales denomina-dos N y C, donde se llevan a cabo diversos procesos. Verás que en el Sector C haydos subsectores, el R y el G. Por toda la fábrica hay obreros que realizan procesos.

Sector NEs el lugar donde se reciben los pedidos de cadenas y se organiza la infor-

mación requerida para su fabricación.

Figura 2: Esquema de la Fábrica de cadenas “La Unidad”

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Consta de:• Una computadora central que contiene la información necesaria para el

proceso de fabricación completo de cada uno de todos los tipos de cadenas.

En este sector hay obreros que controlan tareas específicas como:

• La recepción de los pedidos tanto internos como externos.• El proceso de copiado en un diskette del programa necesario para fabricar

el tipo de cadena acorde con el pedido recibido.• El etiquetado que señala el destino de los diskettes (Sector C o R).

Sector CEs el lugar donde se realiza la fabricación de cadenas necesarias para el fun-

cionamiento de la propia fábrica (pedidos internos).

Consta de:• Computadoras terminales (se ejemplifica una pero hay varias en el sector),

donde se lleva a cabo la lectura de los diskettes.• Existencia (stock) de gran cantidad de eslabones de solo 20 diferentes colores.• Máquinas conectadas a las computadoras terminales, compuestas por bra-

zos mecánicos que se irán cargando automáticamente cada uno con uneslabón de un determinado color, según la información.

• Cinta transportadora donde se van ensamblando los eslabones de la cade-na en formación.

En este sector hay algunos obreros que controlan que se coloquen los esla-bones correctos según la información del diskette, y otros que sueldan los esla-bones entre sí.

Sector REs el lugar donde se realiza la fabricación de cadenas necesarias para expor-

tar (pedidos externos). El procedimiento es idéntico al del Sector C.

Sector GAl terminar la fabricación las cadenas provenientes del sector R son señali-

zadas y empaquetadas para ser enviadas a su destino final.

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Tabla 1: Correlación conceptual entre los elementos y procesos de la fábrica de cadenas y los elementos y procesos de la síntesis de proteínas

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Figura 3: Lugares donde pueden fallar procesos en la Fábrica de cadenas “La Unidad”

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Figura 4: Conceptualización sobre la analogía: problemas de la fábrica agrupados y señaladas las consecuencias

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Tabla 2: Correlación conceptual entre fallas que pueden ocurrir en la fábrica de cadenas y enfermedades humanas

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4. ANEXO

SÍNTESIS DE PROTEÍNAS, EXPRESIÓN DE GENES Y ENFERMEDADES HUMANAS.

UNA PROPUESTA DE ENSEÑANZA CON TIC EMPLEANDO UNA ANALOGÍA.

Recomendaciones pedagógicas para uso del software

El software representa una animación de un proceso de fabricación automáticade cadenas. La idea es que sea utilizado como herramienta didáctica para la com-prensión de procesos bioquímicos involucrados en la síntesis de proteínas y posi-bles anomalías en la expresión génica. De manera que el énfasis está puesto nosolo en el funcionamiento normal del proceso de expresión de un gen sino en larelación entre posibles alteraciones y consecuencias bioquímicas y clínicas.

Al abrir el software se observa su título: Modelo Didáctico AnalógicoInteractivo. Este título refiere al marco teórico de trabajo pedagógico; pues sibien se trata del uso de “una analogía para la enseñanza de Síntesis deProteínas” –como expresa la segunda pantalla–, el tratamiento didáctico de lamisma es muy particular. Para comprender este marco teórico se deberá leer enel apartado Importancia del trabajo con analogías.

En la pantalla siguiente se presenta un posible orden de actividades para el aulacon botones que las direccionan. Por ejemplo, se puede visualizar cómo es elesquema general de la fábrica de cadenas y jugar a percibir cómo es su funciona-miento normal mediante imágenes en movimiento. Deben hacerse pedidos con losdos botones coloreados de la “computadora central”, pues con uno se hacen pedi-dos para satisfacer la demanda interna de dicha fábrica; y con el otro, los pedidosson destinados al exterior. Esta diferencia no radica en el proceso de armado de lascadenas –que los estudiantes podrán comprobar como idénticos en ambos casos–sino en los requisitos adicionales de empaquetado, señalización y distribución delas cadenas que son solicitadas a partir de “pedidos externos”.

En el esquema de la fábrica completa hay dos botones: uno permite acceder ala explicación –en texto– sobre cómo son y funcionan las partes de la fábrica; y

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el otro, permite volver a la pantalla anterior. En todas las pantallas hay un botónque señala la posibilidad de volver a la pantalla previa y otros botones que son lasopciones para continuar con las actividades.

En la tercera pantalla, debe oprimirse el botón de la pregunta “cuál es la rela-ción entre las partes, elementos y procesos de la fábrica de cadenas y los proce-sos de Síntesis de Proteínas en una célula”. El software lleva, entonces, a unapantalla que menciona “Actividades” en un menú con diferentes opciones.

La primera opción, “Fíjate cuáles son los conceptos de la analogía”, es con-secuencia de cómo el software ha resuelto el momento de conceptualización sobrela analogía (ver Importancia del trabajo con analogías). Apretando ese botón seencuentra una tabla. Creemos que esos conceptos podrían surgir de la discusióncon los estudiantes. Dos botones en esa página permiten recuperar las imágenes dela fábrica y su funcionamiento; justamente para ayudar a que ese listado no sea unamera enunciación de palabras sino para que los estudiantes, en grupo e indivi-dualmente, puedan reconocerlos e identificar sus ubicaciones y funcionamientos.

El botón “atrás” lleva nuevamente a la pantalla de “Actividades”. El segun-do botón es la información científica –que se puede imprimir– necesaria paraefectuar la tercera actividad de “Completar la tabla de correlación analogía-información científica”. Al apretar este botón se despliega una tabla, donde lacolumna de la izquierda es la lista de conceptos de la analogía de la fábrica ycuya columna del medio habilita a que los estudiantes escriban las correlacionesque establecen con la información científica.

El software está diseñado para que no aparezcan los resultados de correla-ciones correctas en la tercera columna –a la derecha–, a menos que los estu-diantes realmente completen la columna del medio. Sin embargo, con solo con-testar con alguna letra en cada línea, el software permite ver la tabla completa.Es importante, por lo tanto, que el docente organice bien las actividades de losestudiantes para que ellos efectivamente tengan que pensar en cómo son esascorrelaciones. De todas formas, la tabla completa puede imprimirse y, con esto,el docente podrá tener un control de lo escrito por cada estudiante.

Para que los propios estudiantes puedan evaluarse, esta pantalla tiene también unaopción de autoevaluación. Esto habilita a que el docente organice trabajos grupalespara así socializar errores, conceptos malinterpretados o faltas de comprensión.

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La vuelta a la página de “Actividades” permite analizar las limitaciones dela analogía y facilitar el momento de metacognición (ver Importancia del traba-jo con analogías).

Luego de terminar esta primera vuelta de la analogía, en la misma pantalla de“Actividades” se plantea la continuación de la tarea, preguntando a los estudian-tes sobre posibles fallas en el funcionamiento de la fábrica. Apretando dichobotón aparece una columna con casilleros que deben ser completados con los pro-blemas de funcionamiento que cada estudiante pudiera imaginar –y escribir–.

Un cartel señala que todos los problemas son posibles. Esta es la forma enque el software ha resuelto el segundo momento anecdótico del trabajo (verImportancia del trabajo con analogías). Se sugiere al docente que haga un rele-vamiento de los diferentes problemas que podrían suscitarse en la fábrica entretodos los estudiantes para llegar al consenso que en el software se presenta en lapantalla siguiente “Correlaciones entre situaciones problemáticas de la analo-gía, de síntesis de proteínas y de enfermedades”.

En esta pantalla aparecen cinco consideraciones de fallas genéricas en lafábrica que son, a su vez, agrupamientos de problemas específicos. Estos se des-pliegan a medida que se pasa el cursor por cada falla genérica. Estas y sus pro-blemas específicos son la forma en que se ha resuelto el momento de concep-tualización sobre la analogía; en este caso, sobre los posibles problemas de lafábrica (ver Importancia del trabajo con analogías).

También se recomienda a los docentes utilizar las ricas argumentaciones delos estudiantes para que estos listados sean el resultado de los consensos.

Dos botones al pie de la pantalla permiten recuperar el funcionamiento de lafábrica y ver las instrucciones sobre cómo proseguir con las consignas.

A continuación –una vez consensuados con los estudiantes todos los proble-mas que pueden suscitarse en la fábrica, sus causas y consecuencias–, la consig-na es leer los nuevos textos científicos y encontrar las correlaciones entre losproblemas de la fábrica, los problemas de síntesis de proteínas específicas o deexpresiones génicas que originan las enfermedades enunciadas. La informacióncientífica también se puede imprimir en este caso. El software permite que los

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estudiantes escriban sus argumentaciones de correlación en casilleros especial-mente habilitados –uno por problema de la fábrica–. Estos escritos tambiénpodrán imprimirse para control del docente y para discusión de lo escrito entrelos mismos estudiantes.

Luego, el software propone buscar la tabla de correlación que permite a losestudiantes autoevaluarse. El software permite obtener un puntaje pero se tratamás de un juego que de una evaluación formal, pues lo más importante es quese haya producido el aprendizaje mediante discusiones entre estudiantes, dudas,preguntas, consultas con el docente, etc.

Cabe hacer hincapié en que los momentos de correlación conceptual son los másdifíciles de realizar pues en ellos, los estudiantes deben comparar lo que han apren-dido de la fábrica (con lenguaje cotidiano), con palabras que pueden tener significa-dos analogables pero que pertenecen al discurso erudito, al vocabulario científico.

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