esquema general secuencia final
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UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
ESQUEMA DE SECUENCIA DIDÁCTICA
Autores Q.B. Rosario De la Rosa Villalba
C.D. Lilia Modesto Morales
BIOL. Rafael Salinas Pérez
Q.B. Mayra Jiménez Santiago
Q.B. Margarita Rodríguez Santos
TÍTULO DE LA SECUENCIA DIDÁCTICA: RESPIRACION CELULAR “Tómate un respiro”
JUSTIFICACIÓN
El tema de respiración celular resulta complejo para los alumnos, debido a que involucra varias
reacciones metabólicas, se manejan conceptos de alta abstracción y las estrategias hasta hoy
utilizadas hacen poca vinculación de este tema con su entorno.
Este contenido es fundamental para que el alumno comprenda algunos fenómenos que le
faciliten la resolución de problemas de la vida cotidiana tales como la nutrición, así como otros
temas de vital importancia, ya que sin respiración no hay energía para que se mantenga la vida.
Objetivo general de la SD:
Conocer y analizar la importancia del proceso respiratorio como mecanismo de liberación de
energía para los sistemas vivos, vincular los procesos de respiración y nutrición, así como la
relación de este proceso con su entorno.
Ubicación/Conexión con el currículo y el programa de la materia:
Tronco común. Ciencias Naturales.
Tercer semestre
Primera parte: El tema RESPIRACION se ubica dentro del tema subsidiario PROCESOS, el
cual forma parte del concepto fundamental: SISTEMA VIVO, dentro de la asignatura de
BIOLOGIA de los planes y programas de estudio CECYTE 2009.
QUÍMICA I
QUÍMICA II
BIOLOGÍA
FÍSICA I ECOLOGÍA
PRIMER
SEMESTRE
TEMAS
SELECTOS
DE FÍSICA
BIOLOGÍA
MODERNA
SEGUNDO
SEMESTRE
TERCER
SEMESTRE
CUARTO
SEMESTRE
QUINTO
SEMESTRE
SEXTO
SEMESTRE
Organización
Procesos
Evolución
RESPIRACIÓN
AEROBIA ANAEROBIA
FISICA II
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
FACULTAD DE QUÍMICA
Descripción y justificación del encuadre teórico y encuadre didáctico que se empleará
en la SD:
Encuadre científico:
Se entiende como respiración celular, el flujo de electrones en o a través de una membrana,
desde coenzimas reducidas hasta un aceptor de electrones, normalmente acompañado de la
producción de ATP.
Para muchos organismos, el aceptor final de electrones es el oxígeno, la forma reducida de
este aceptor es el agua, y se conoce al proceso en su conjunto como respiración aerobia.
Mientras que la gran mayoría de los quimiótrofos en la Tierra llevan a cabo la respiración
aerobia, existen varios aceptores finales de electrones que son usados por otros organismos,
especialmente por las bacterias. Algunos ejemplos de estos aceptores alternativos y de sus
formas reducidas son el azufre (S/H2S), los protones (H+/H2) y los iones de hierro (Fe
3+/Fe
2+)
Los procesos respiratorios que incluyen aceptores de electrones como éstos, no necesitan el
oxígeno molecular y son, por tanto, ejemplos de respiración anaerobia. La respiración
anaerobia desempeña un papel importante en los ciclos ambientales de elementos como el
azufre, el hidrógeno y el hierro, y contribuyen significativamente a la economía energética
de la biósfera.
Incluso en ausencia o escasez de oxígeno, la mayor parte de los organismos pueden extraer
cantidades limitadas de energía de la glucosa y sustratos relacionados, pero sin una
oxidación completa y con rendimientos energéticos mucho menores. Lo consiguen mediante
la glucólisis, una ruta que no requiere oxígeno. En este proceso uno de los intermediarios de
la ruta pierde electrones pero más tarde otro intermediario de la misma ruta lo recupera. Este
proceso anaeróbico se denomina fermentación y se identifica en base a su producto final
Principal. En algunas células animales y en muchas bacterias, el producto final es el lactato
de manera que el proceso de catabolismo anaerobio de la glucosa se denomina fermentación
láctica. En la mayoría de las células vegetales y levaduras, el proceso se denomina
fermentación alcohólica porque el producto final es el etanol.
Por otro lado, la respiración aeróbica representa la fuente principal del metabolismo
energético en el mundo aeróbico del que somos parte nosotros y otros organismos
superiores.
Consideraremos la respiración aerobia en cuatro etapas, dos que se refieren a los procesos
oxidativos y otros dos que incluyen la reoxidación de las coenzimas y la producción de ATP.
La etapa 1 es la ruta glucolítica, la glucólisis tiene el mismo resultado en condiciones
aeróbicas que anaeróbicas: la oxidación de la glucosa a piruvato. Pero el destino del piruvato
es diferente en presencia de oxígeno. En lugar de servir de aceptor de electrones como en la
fermentación, el piruvato es oxidado a un compuesto que entra en la etapa 2, el ciclo del
ácido tricarboxílico. Esta ruta cíclica oxida completamente los carbonos entrantes a CO2 y
conserva la energía en forma de coenzimas reducidas, que son, en sí mismos, compuestos
ricos en energía.
La etapa 3 consiste en el transporte de electrones, es decir la transferencia de electrones
desde coenzimas reducidas hasta el oxígeno, el cual es un proceso exergónico y aporta la
energía que dirige el bombeo de electrones a través de la membrana en la que están
embebidos los transportadores, generando un gradiente electroquímico de protones a ambos
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lados de la membrana. En la etapa 4, la energía de este gradiente de protones se usa para
impulsar la síntesis de ATP. Este modelo de síntesis de ATP dependiente del oxígeno se
denomina fosforilación oxidativa
Encuadre didáctico:
Perfil y características del grupo: La secuencia está dirigida a grupos de 30 alumnos cuya
edad fluctúa entre los 16 y 17 años.
Para el desarrollo de las actividades de esta secuencia didáctica, los estudiantes trabajarán en
forma individual así como en equipos de 3 y/o 5 integrantes. Entre sus intereses están el
deporte, actividades socioculturales y uso de las TICS.
Para el desarrollo de este tema, se parte de las siguientes ideas previas: “el oxígeno es vital
para la vida y el organismo lo utiliza para otras funciones”, “la respiración es un intercambio
de gases”.
De acuerdo a las características del grupo y el tema a abordar se propone el enfoque
pedagógico por cambio conceptual en el que se diseñarán actividades con experimentos que
pongan en conflicto cognitivo al alumno y permitan la construcción y discriminación de
conceptos, haciendo uso de los recursos tecnológicos. (continua…ver anexo al final)
CONTENIDOS A ENSEÑAR
Contenido: Respiración Celular
Conceptos (Saber)
Respiración celular:
aerobia y anaerobia
Energía (ATP)
Biomoléculas
energéticas
Función de las
mitondrias
Fermentación
Procedimientos (Saber
hacer)
Análisis de artículos
(lecturas)
Elaboración de mapa
conceptual
Diseño de
diapositivas en power
point
Diseño de un blog
Elaboración de un
producto de
fermentación
(tepache) para la
identificación de
variables,
observación de
cambios en el
fenómeno, medición
de los mismos,
interpretación
científica de los
observado.
Actitudes (Ser)
Responsabilidad
Trabajo en equipo
Puntualidad y
asistencia
Entrega de trabajos
en tiempo y forma
Demuestra interés por
el tema
Desarrollo de una
actitud crítica ante el
tema
Muestra apertura ante
los nuevos conceptos
a aprender .
Interés hacia el
aprendizaje de la
ciencia
Actitud crítica ante la
información de corte
científico.
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Elaboración de un
video o una secuencia
fotográfica
“V” de Gowin para
actividad
experimental
Objetivos didácticos/de aprendizaje:
• Diferenciar la respiración celular del intercambio de gases.
• Reconocer la importancia de la respiración celular como mecanismo de obtención de
moléculas energéticas (ATP) útiles para mantener la vida en el planeta.
• Valorar la importancia de los alimentos como fuentes de biomoléculas energéticas y
desarrollar una actitud crítica ante los actuales problemas de desajustes alimenticios.
• Relacionar la fermentación como un proceso para la obtención de productos útiles para el
hombre que son el resultado de un proceso de respiración celular anaeróbica realizada por
microorganismos.
ACTIVIDADES
Identificación y manejo de ideas/conocimientos previos e intereses del alumno respecto al tema:
Para iniciar el tema se plantea una actividad focal introductoria en la que se presenta un experimento de
fermentación en el que se abordan 3 cuestionamientos que nos llevarán a introducir al alumno al tema, a
partir de sus respuestas expondrá sus ideas previas y daremos paso al desarrollo del tema mediante el cual
se pretende generar un conflicto cognitivo y la construcción de una nueva mirada del fenómeno
Actividades y estrategias de motivación y colaboración:
Los alumnos se interesan por las herramientas tecnológicas por lo que se consideró el uso de la
computadora para motivas los aprendizajes esperados a través del diseño de una presentación en
diapositivas, diseño de un blog y secuencia fotográfica.
Entre las estrategias didácticas de aprendizaje colaborativo se utilizaron las siguientes: dinámicas para
integración de equipos heterogéneos de 3 y/o 5 integrantes, una vez integrados desarrollarán una práctica
de fermentación.
Actividades de
enseñanza/aprendizaje
Tiempos y
Espacios
Manejo del
Grupo/equipos
Estrategias Materiales
Recursos
tecnológicos
1. Preinstruccional:
Actividad focal
introductoria
1 hora
Aula de clases
Se integrarán en
equipos de 3
alumnos
Actividad
experimental
Gotero
Tubo de ensayo
Agua tibia
Levaduras
Azúcar
2. Instruccional: 2 horas Aula de Equipos de 5 Lectura en Material de
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Análisis de lectura , video y
exposición de
planteamientos.
clases. integrantes. equipos de 5
integrantes,
video,
cuestionario y
exposición
lectura
Computadora
proyector
Video
Cuestionario.
3. Instruccional:
Elaboración en diapositivas.
Trabajo extra-
clase y
presentación en
el aula (1 hora)
Equipos de 5
integrantes
Elaboración de
diapositivas.
Computadora
proyector
4. Instruccional:
Elaboración de mapa
conceptual.
30 minutos
Aula de clases
individual Mapa
conceptual
Ejercicio.
5. Instruccional:
Elaboración de un producto
de fermentación con video
y/o registro fotográfico y
diseño de un blog
Reporte de actividad
experimental mediante UVE
de Gowin.
90 minutos.
Laboratorio
Equipos de 5
integrantes
Actividad
experimental,
video y/o
registro
fotográfico y
diseño de un
blog, (con
rúbrica) UVE
de Gowin.
panela
Piña
Agua
Recipiente
Levaduras
Botella de
plástico
6. Evaluación-Aplicación:
Análisis de Artículos
modificados, reportado en
un diario de lectura.
1 hora En equipo de 5
integrantes.
Evaluación y
retroalimentación
por parte del
docente
Cuestionarios
Reporte de
practicas
7. Evaluación sumativa-
formativa.
Cuestionario con preguntas
de opción múltiple, de
ensayo y de habilidades
científicas.
30 minutos individual Coevaluación
Evaluación y
retroalimentación
del docente.
Ejercicios
PROCESO
Extensión temporal de la unidad y condiciones de aplicación previstas:
Tiempo: la secuencia didáctica se aplicará en 4 sesiones, de dos horas cada una
Espacios: se utilizará el aula y el laboratorio.
Recursos audiovisuales: proyectores, cañón, computadora.
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EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE DEL ALUMNO
En varios momentos de la secuencia didáctica se plantean evaluaciones formativas (mapa
conceptual), rúbricas, UVE de Gowin para evaluar una actividad experimental y una
evaluación final que incluye reactivos de opción múltiple, de respuesta breve, de ensayo
restringido y de habilidades científicas.
Estrategias/instrumentos de evaluación formativa:
-El material de lectura proporcionado del libro de Biología de Velásquez Ocampo, permitirá
que el alumno obtenga los fundamentos teóricos y se evalúe mediante un cuestionario, y
exposición de estos planteamientos que serán retroalimentados por todos.
-Las diapositivas permitirán al alumno integrar su conocimiento y serán evaluados mediante
una rúbrica.
-El mapa conceptual ayudará a reconstruir las ideas del estudiante y diferenciar la respiración
celular del intercambio de gases, esta actividad se evaluará por medio de la retroalimentación
docente-alumno.
- La actividad experimental permitirá al alumno relacionar los contenidos con su entorno, así
como promover el manejo de las TICs y plasmará sus resultados en una UVE de Gowin, a su
vez mediante un rúbrica se va a evaluar el diseño de un blog que incluya una secuencia
fotográfica.
Estrategias, instrumentos e informe de la evaluación sumativa y la autoevaluación del
aprendizaje:
-Se analizarán las lecturas “Biocombustibles” y “¿Qué fue del gordito feliz los cuales se
evaluará mediante un diario de lectura; con la finalidad de relacionar estos temas con el
proceso de respiración.
-Para la evaluación final del tema se proponen preguntas de opción múltiple, de respuesta
breve, de ensayo restringido y de habilidades científicas, que permitan conocer el grado de
avance del cambio conceptual en los alumnos y a su vez permita al docente retroalimentar sus
estrategias didácticas.
- Las rúbricas mencionadas, se pueden utilizar como un instrumento de utoevaluación y
coevaluación.
EVALUACIÓN DE LA SD: Resultados de la aplicación….
Grado de motivación y/o participación:
Valoración del profesor(a): Valoración del grupo:
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Grado de adecuación al grupo:
Valoración global final:
El seguimiento del diseño de la SD en el grupo se realizará en un Blog (bitácora electrónica)
Comentarios/Sugerencias:
Fecha de Elaboración de la SD
Fecha de Elaboración de la unidad:
Fecha de aplicación de la SD:
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RESPIRACIÓN CELULAR
Análisis didáctico:
Perfil y características del grupo: La secuencia está dirigida a un grupo de 30 alumnos cuyas
edades fluctúan entre los 16 y 17 años, entre sus intereses se encuentra el deporte, actividades
socioculturales y uso de tecnologías recreativas. Para el desarrollo del tema de respiración se
organizarán 6 equipos de 5 integrantes en algunas actividades, en otros casos los alumnos
trabajaran de manera individual o en parejas.
Gil et al (1991) señalan que de la necesidad de nuevas estrategias de aprendizaje que hicieran
posible el desplazamiento de las concepciones espontáneas por los conocimientos científicos
ha dado lugar a propuestas que coinciden básicamente en concebir el aprendizaje de las
ciencias como una construcción de conocimientos que parte necesariamente de un
conocimiento previo. Pese a ello la mayor parte de los libros de texto para nivel bachillerato que
hemos revisado no incluyen actividades que permitan mostrar las ideas previas de los alumnos
acerca de los temas estudiados.
Las ideas previas de los alumnos sobre el tema de respiración consideramos que se forman en
su mayoría dentro del aula, puesto que no son temas cotidianos que se mencionen
constantemente en los medios masivos de comunicación o en pláticas informales. Cañal (1990)
subraya la intervención de múltiples factores: una deficiente formación científica de los docentes
en activo en relación a este tema, insatisfactorias condiciones de trabajo, inadecuada e
insuficiente preparación didáctica, materiales curriculares de planteamientos tradicionales,
contenidos no actualizados y frecuentes errores, esquema rígido de la organización escolar e
influencias negativas del contexto sociocultural cotidiano (Charrier, 2006).
Una de las dificultades que se presentan con el tema de respiración celular, es que es un
proceso que se lleva a cabo a nivel microscópico, sucede dentro de cada una de nuestras
células, al ser un tema de alta abstracción dificulta su comprensión por parte de los alumnos,
quienes básicamente presentan un razonamiento por percepción (rasgos observables), (García,
1991). Otro de los aspectos que hemos observado dentro del aula respecto a este tema es que
el alumno al “ubicarse” dentro de la célula, “olvida” el contexto general, olvida que cada célula
donde se lleva a cabo este fenómeno de liberación de energía, constituye a un ser viviente
pluricelular o unicelular. Debemos diseñar actividades que eviten una visión parcelaria del
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alumno, actividades que permitan tener un panorama integral en lugar de actividades
atomizadas.
Por otra parte el tema de respiración celular involucra conceptos amplios tales como átomos,
moléculas, electrones, reacciones de oxidación y reducción, ATP, mitocondria, etc., que por sí
mismos podrían constituir cada uno una unidad didáctica, es decir el vocabulario en torno al
tema de respiración celular es amplio, además de que los alumnos deben tener muy clara las
funciones de los organelos celulares para abordar este tema, por ello sería necesaria elaborar
un glosario de esta terminología.
Para el tema de respiración celular partimos de las siguientes ideas previas:“tener una planta en
tu cuarto de noche es peligroso”, “el oxígeno es vital para la vida y el organismo lo utiliza para
otras funciones”, “la respiración es un intercambio de gases” y dadas las características del
grupo y el tema a abordar se propone el enfoque pedagógico por cambio conceptual en el que
se diseñarán actividades con experimentos, lecturas, videos, etc., que pongan en conflicto
cognitivo al alumno que permitan lograr un cambio de sus ideas previas (erróneas) por
principios científicos haciendo uso de los recursos tecnológicos.
García Zaforas (1991) propone una formulación del concepto de respiración que facilite la
construcción de un modelo interpretativo global y el abandono del modelo clásico, en el que se
realiza un estudio desconectado de los distintos aparatos y sistemas. Será necesario prescindir
de la gran cantidad de detalles y de nombres con los que se «ametralla» a los alumnos, y de la
práctica habitual de estudiar de antemano o a posteriori el nivel celular, como algo aislado del
nivel de organismo.
Paccaud (1991) menciona que el concepto de respiración puede abordarse centrándose en
diferentes aspectos: la mecánica respiratoria: movimientos respiratorios y ventilación pulmonar;
los aspectos fisicoquímicos de la respiración: intercambio gaseosos en los alveolos y células,
papel de la sangre y aspectos celulares de la respiración: reacción global de la respiración,
alimentos y combustible (Charrier, et, al, 2006)
Propondremos estrategias didácticas durante los tres momentos de la secuencia que aborden a
la respiración desde el punto de vista bioquímico (nivel celular), con una visión integrada de la
nutrición de las plantas y animales, será necesario analizar la respiración pulmonar como un
intercambio de gases a nivel de los alveolos, revisar brevemente los órganos implicados en la
respiración, revisar el papel de sangre hasta llegar al nivel celular, el papel de la alimentación
en el proceso de respiración celular y en la generación de energía para todas las funciones
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biológicas y tomar en cuenta la propuesta de Peccaud (1991), quien considera importante
abordar este tema desde los puntos de vista: Bioquímico, fisiológico y ecosistémico (flujo de
energía). De la misma manera considerar que las plantas también respiran como cualquier otro
ser vivo.
Representación del análisis didáctico
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Bibliografía Análisis científico Audesirk, Teresa, et al. Biología, Ciencia y Naturaleza. México, Prentice Hall, 2004. Becker, M. W, et al. El mundo de la célula, Madrid, Pearson Educación, 2007. Biggs, et al. Biología. México, Mc Graw Hill, 2000. Velásquez, O.M. Biología 1. México, ST. Editorial, 2005. ¿Cómo ves? Revista de divulgación de la ciencia de la UNAM. Estrella Burgos Ruiz, Editora. Revista, No.12, Año No.9, México D.F. http://www.comoves.unam.mx/assets/pdfs/123/biocombustibles_123.pdf ¿Cómo ves? Revista de divulgación de la ciencia de la UNAM. Estrella Burgos Ruiz, Editora. Revista, No.120, México D.F.
http://ciencias.jornada.com.mx/ciencias/noticias/estudian-respiracion-celular-en-levadurasncluyó. 15 de octubre de 2009
Análisis didáctico
Charrier M. M; Cañal, P y Rodrigo V.M. (2006). Las concepciones de los estudiantes sobre la
fotosíntesis y la respiración: una revisión sobre la investigación didáctica en el campo de la
enseñanza y el aprendizaje de la nutrición de las plantas. Enseñanza de las Ciencias, 24(3),
p.p. 401–410.
García Zaforas, A.M. (1991). Estudio llevado a cabo sobre las representaciones de la
respiración celular en los estudiantes de bachillerato y COU. Enseñanza de las Ciencias, 9(2),
pp. 129-134.
Gil,D; Carrascosa, J; Furió,C; Torregrosa, J. La enseñanza de las ciencias en educación
secundaria. Barcelona, Editorial Horsi, 1991.
http://books.google.com.mx/books?hl=es&lr=lang_es&id=SYcxQ18GsyEC&oi=fnd&pg=PA55&d
q=ASTUDILLO,+H.+y+GENE,+A.M.,+1984.+Errores+conceptuales&ots=Z3wxldlcpC&sig=Mmh8
0bXCkZBv-0b8SGk3Hc-7JZ8#v=onepage&q=&f=false 20 de octubre de 2009
http://ideasprevias.cinstrum.unam.mx:2048/presentacion.htm (consultada en agosto del 2009)
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