Procesos Vitales. Estructura y Funciones de los ... - Ensech.edu.mx

INTRODUCCIÓNCada ser vivo desarrolla día con día, segundo a segundo, de manera permanente y sin proponérselodiversas funciones complejas, organizadas con tan estricta precisión que conforman el sustentomaravilloso de la vida. La nutrición, la respiración y la circulación son algunos de estos procesosvitales comunes en todos los seres vivos, aunque con características particulares que los diferencianentre sí.Los seres humanos no son una excepción y, como los demás seres vivos que habitan el planetaTierra, también desarrollan funciones fundamentales que están, casi por completo, exentas de lavoluntad personal, las cuales están coordinadas, a nivel organísmico, por el sistema nervioso y, anivel bioquímico, por los genes.En este curso se inicia el conocimiento y la comprensión de la estructura y función de los seres vivosa partir de lo más próximo, que es el cuerpo humano, con la finalidad de proporcionar modelos yanalogías cercanos para entender las estructuras y funciones menos conocidas de animalesinvertebrados, plantas, hongos, protozoarios y bacterias.Este acercamiento pretende que los futuros docentes que estudian la especialidad en biologíaadquieran conceptos básicos de la disciplina, al tiempo que adquieren herramientas didácticas ypedagógicas que les permitirán favorecer el cambio conceptual y el desarrollo de habilidades ycompetencias básicas en los alumnos de educación secundaria.En la enseñanza de las ciencias en la escuela secundaria, el cambio conceptual se promuevemediante la investigación de los conocimientos previos que los adolescentes tienen acerca de losprocesos vitales del cuerpo humano y de los demás seres vivos, de modo que se genere en ellos unconflicto cognitivo que les facilite la construcción de sus nuevos conocimientos.El desarrollo de habilidades básicas en los alumnos de secundaria se fomenta mediante estrategiasdidácticas que incluyen la resolución de problemas, la investigación, la comunicación y la búsqueda,organización e interpretación de información; las cuales les permitirán obtener conclusiones, hacerinferencias a partir de la evidencia e información investigadas, evaluar de manera crítica yfundamentada sus explicaciones, y tomar decisiones responsables e informadas.RELACIÓN CON OTRAS ASIGNATURASEste curso se relaciona de manera directa con asignaturas de diversos semestres.Los principales antecedentes se abordaron en las asignaturas Desarrollo de los Adolescentes I y II,donde el estudiantado adquirió elementos para comprender las características generales delcrecimiento y la sexualidad de los adolescentes. Cabe recordar que estos procesos sontrascendentales en el desarrollo del cuerpo y la mente de los seres humanos.Por otra parte, el curso Introducción a la Enseñanza de: Biología aportó argumentos paracomprender la importancia científica y pedagógica de los conceptos con gran poder explicativo,entre ellos el de la evolución. En este sentido, la asignatura de tercer semestre La ciencia de la vida,retoma y destaca la importancia del proceso evolutivo en el despliegue de la biodiversidad, así comotrascendencia de poseer un código genético sencillo y universal.Otras dos asignaturas que se relacionan son Desarrollo de los Adolescentes III y Observación yPráctica Docente I. En la primera, se abordan los temas de identidad y relaciones sociales, quecomplementan el estudio de las estructuras y funciones del cuerpo humano, para ofrecer una visiónintegral del adolescente de la escuela secundaria. La segunda, fortalece el aprendizaje de losestudiantes normalistas en relación con las funciones vitales, al tiempo que enriquece su experienciapersonal y mejora su labor docente al practicar ante un grupo de alumnos alguna de las actividadespropuestas con esa finalidad.En las asignaturas denominadas Biología I, II y III de los siguientes semestres se retoman lascaracterísticas estructurales y funcionales para dar respuesta a las interrogantes "qué", "cómo" y"por qué" de los seres vivos representantes de los cinco reinos.Asimismo, en el curso Educación Ambiental y Salud se promueve la cultura de la prevención y laeducación para la mejora del ambiente y de la salud, que se trabajan de manera introductoria enProcesos Vitales.1

En la asignatura Procesos Cognitivos y Cambio Conceptual en Ciencias se enriquece el análisis deestrategias para identificar y aprovechar las ideas previas del estudiantado encaminadas a generarel cambio conceptual.Por último, en el curso Variación y Herencia se conocerán algunos mecanismos fundamentales parael proceso evolutivo, cuyo resultado son las estructuras y funciones del cuerpo humano y de losdemás seres vivos. Mientras, el curso de Organización Celular y Molecular de la Vida ahondará en elestudio de funciones vitales a nivel celular y bioquímico, como son la mitosis, la meiosis, larespiración y la fotosíntesis.2ORIENTACIONES DIDÁCTICAS GENERALESPara el tratamiento detallado de cada bloque, se presentan numerosas sugerencias de actividadesdidácticas concretas. A continuación se enuncian algunas recomendaciones que pueden orientar eldesarrollo del curso.1. Lograr que el conocimiento de los fines y el contenido de este programa sea compartido pordocentes y estudiantes. Será provechoso que al iniciarse el curso, el docente y el grupo analicenconjuntamente el programa, para dejar claros sus propósitos formativos, la secuencia de suscomponentes y el tipo de trabajo que se espera de cada quien. Durante el curso, cuando seanecesario, deberá regresarse a la lectura del programa para precisar por qué y para qué trabajardeterminados contenidos y actividades.2. Aprovechar los conocimientos y experiencias previas del alumnado a fin de incorporarlos alproceso de planeación de la enseñanza y evaluación de los logros del aprendizaje.3. Fomentar la convicción de la existencia de múltiples manifestaciones naturales que ofrecendiversas oportunidades para el aprendizaje, para lo cual es necesario que los propios normalistasrecuperen y ejerciten sus habilidades de observación y exploración, tanto en su propio cuerpocomo en su entorno inmediato. También es importante que reconozcan los recursos y materialesde apoyo didáctico que por su disponibilidad en la región puedan aprovecharse mejor.4. Asegurar una lectura comprensiva de la bibliografía básica y vincular las ideas que en ella sepresentan, con las actividades que se realicen en clase y con las actividades de observación ypráctica que realizan los estudiantes en las escuelas secundarias. Debe evitarse el riesgo comúnde que el material de lectura sea visto como algo separado del trabajo aplicado, que se lee porobligación y está sujeto a formas poco eficaces de control, y asumir, en cambio, que la mejorforma de demostrar una buena lectura es incorporar su contenido al análisis, la discusión y laactividad práctica.En caso de que los alumnos presenten dificultades de comprensión en ciertos temas, ya sea porolvido o porque hubo deficiencias en su formación previa, lo más práctico es que el estudiante seremita a la bibliografía adicional que podrá consultar en la biblioteca, de manera que sólo seatiendan en clase los casos de problemas comunes en cuestiones centrales. Si se advierte quevarios alumnos muestran dificultades en el manejo de la bibliografía, se puede promover laformación de círculos de estudio que funcionen temporal o continuamente, solicitando lacolaboración de los alumnos más adelantados.5. Incluir, en el programa de trabajo del grupo, actividades en las cuales los estudiantes lleven a lapráctica las observaciones y la indagación propuesta para los alumnos de la escuela secundariaen temas especialmente relevantes, los programas, el libro para el maestro y los libros de texto.Ello permitirá a los futuros maestros experimentar situaciones que vivirán sus alumnos, revisarcon detenimiento los materiales didácticos para su aprovechamiento eficaz y poder anticiparalgunos retos y dificultades pedagógicas que enfrentarán en su vida profesional.6. Promover sistemáticamente la observación y el acercamiento de los estudiantes normalistas conlos adolescentes de la escuela secundaria, a propósito del conocimiento de la naturaleza y elaprendizaje de la biología. Una oportunidad de hacerlo sistemáticamente la ofrece la asignaturaObservación y Práctica Docente I; sin embargo, se deberá alentar a los estudiantes a buscar yaprovechar todas las ocasiones informales para hacerlo, sea con grupos escolares a los quetengan acceso o con adolescen tes de su entorno familiar y de residencia. La familiarización conlas formas de percepción y reflexión de los adolescentes, de sus reacciones ante estímuloscognitivos que poseen un propósito claro, permitirá a los estudiantes desarrollar su sensibilidad

y su capacidad de empatía hacia la perspectiva desde la cual los adolescentes miran y tratan dedar sentido al mundo que les rodea.7. Realizar actividades complementarias de estudio para fortalecer la formación disciplinaria básicade la biología. Es recomendable aprovechar las audiocintas, el material videograbado y losprogramas de informática educativa disponibles en la biblioteca de la escuela normal y en losCentros de Maestros. También es recomendable identificar las posibilidades de extensiónacadémica con la exhibición de películas, visitas a zoológicos, jardines botánicos, museos,conferencias, reservas ecológicas y ferias científicas, entre otras opciones.8. Establecer un adecuado equilibrio entre el trabajo de los alumnos, tanto individual como enequipo. Es claro que numerosas actividades de aprendizaje deben realizarse individualmente, entanto que otras se benefician con el esfuerzo de un grupo de trabajo. En este último caso, debenobservarse ciertas normas mínimas que aseguren la eficacia de esta modalidad de organizacióndidáctica: la planeación clara del trabajo, la distribución equitativa de las tareas y el carácterrealmente colectivo del análisis, la discusión, la elaboración del resultado final del trabajo y laevaluación. Estas normas son útiles porque evitarán una frecuente deformación del trabajo deequipo, que fracciona temas de aprendizaje, no permite a los estudiantes visualizar loscontenidos en su conjunto y oculta desequilibrios injustos en el esfuerzo realizado por cadaalumno. Se sugiere establecer como criterio que los equipos se integren con cinco alumnos comomáximo.9. Propiciar la redacción de notas de lectura, registros de observación, así como el diseño yelaboración de actividades y materiales didácticos para el desarrollo de los temas que integranlos programas de biología en la escuela secundaria. En este sentido es conveniente que cadaestudiante integre a lo largo del curso una carpeta personal con los productos del aprendizaje,útil para el ordenamiento y la clasificación de su trabajo, para consultar durante los siguientessemestres, en su futuro trabajo profesional y, eventualmente, como elemento para laevaluación.10. Fomentar la planeación, el análisis de los resultados y la evaluación de las jornadas deobservación y práctica, con base en las actividades que se presentan al final del bloque III.SUGERENCIAS PARA LA EVALUACIÓNLos criterios y procedimientos que se definan para evaluar habilidades, valores, actitudes yconocimientos adquiridos por los estudiantes durante el estudio de los temas del curso, deben sercongruentes con los propósitos y las orientaciones didácticas señaladas.Es necesario tener en cuenta que la evaluación, entendida como proceso permanente, no sólopermite identificar los avances y las dificultades en el aprendizaje de los estudiantes, sino tambiénaporta información que el maestro puede aprovechar para tomar decisiones que contribuyan amejorar sus formas de enseñanza.Para que los estudiantes tomen conciencia de los compromisos y tareas que les corresponde asumir,es conveniente que al iniciar el curso acuerden con el maestro los criterios y procedimientos que seaplicarán para evaluar. De esta manera tendrán los elementos básicos para reconocer aquelloscampos específicos en los que requieren fortalecer su formación profesional.Las características de este curso y el tipo de actividades a realizar requieren de prácticas deevaluación diversas que evidencien los conocimientos que se adquieren, de las actitudes, lashabilidades y los valores que los alumnos manifiestan ante el trabajo individual y colectivo, hacia losadolescentes y hacia la naturaleza.Para evaluar, deben observarse y registrarse sistemáticamente las actitudes, las habilidades y losvalores que manifieste cada alumno durante el curso, para hacer comparaciones e identificar susavances. También debe aprovecharse su participación en la clase, los textos escritos y lasindagaciones que realicen. En este caso, la evaluación no requiere de acciones ni productos distintosde los generados en los procesos mismos de enseñar y aprender. Cuando se considere necesarioque los alumnos muestren sus niveles de logro por medio de un desempeño destinadoespecíficamente a la evaluación, los instrumentos seleccionados deben: plantear retos para que losestudiantes apliquen su capacidad de análisis, interpretación, juicio crítico, comprensión, relación,3

síntesis, argumentación y toma de decisiones; y proporcionar información sobre rasgos como losque se enuncian enseguida.• El interés que muestran los estudiantes por acercarse al conocimiento científico.• La comprensión de las intenciones educativas de la enseñanza de la biología en la escuelasecundaria, a partir del análisis de los contenidos propuestos en los programas de estudio deeste nivel.• La habilidad para vincular las elaboraciones teóricas con el análisis de las situaciones educativasrelacionadas con la enseñanza y el aprendizaje de la biología.• La capacidad para diseñar, mediante el conocimiento y uso eficaz de los libros de texto y otrosrecursos educativos y del medio, estrategias didácticas que estimulen en los adolescentes lashabilidades y actitudes propias de la indagación y del pensamiento científicos.Para lograr lo anterior, se sugiere tomar como base las recomendaciones de evaluación de los librospara el maestro de Biología, Física y Química. Una combinación de éstas podrá ayudar a utilizar losinstrumentos adecuados para cada situación que se necesite evaluar.PROPÓSITOS GENERALESEl curso Procesos Vitales: Estructura y Funciones de los Seres Vivos tiene como propósitos generalesque los estudiantes normalistas:1. Comprendan el funcionamiento integral del cuerpo humano, en especial de las funciones vitalesde nutrición, respiración y circulación.2. Reconozcan los procesos vitales comunes en todos los seres vivos y su paralelismo evolutivo.3. Identifiquen las ideas y los errores conceptuales más comunes relativos a las funciones vitales,conozcan actividades para promover el cambio conceptual y aprovechen recursos didácticos paramejorar el aprendizaje de los procesos vitales.BLOQUE I¿CÓMO FUNCIONA EL CUERPO HUMANO?PROPÓSITOSEl bloque I tiene como propósito que los estudiantes normalistas comprendan los procesos vitales yel funcionamiento integral del cuerpo humano.Este bloque se inicia con actividades para indagar los conocimientos previos del estudiantado conrespecto a las funciones vitales de su cuerpo, con la intención de tomarlos como base para elfortalecimiento o el cambio conceptual. También se estudia la importancia de los órganos de lossentidos y la percepción como el proceso más evidente del cuerpo humano para relacionase con elmedio. Además, se plantean actividades para comprender la importancia de los procesos vitales enla supervivencia de la humanidad.Las actividades promueven el escepticismo razonado, el análisis de información veraz y verificable,la toma de decisiones responsables e informadas, así como la práctica del diálogo, la libertad, elrespeto, la cooperación, la conciliación de ideas y la identificación de algunas implicaciones éticas yvalorales en torno a los avances científicos relacionados con el cuerpo humano.Para finalizar, se reflexiona acerca de lo complejo, preciso, eficiente y extraordinario que es elcuerpo humano, resultado de al menos 15 mil millones de años de evolución química y biológica, asícomo de la existencia de millones de especies de seres vivos igualmente admirables.TEMA1. Funcionamiento integral del cuerpo humano.4

BIBLIOGRAFÍA BÁSICA• Cliburn, Joseph W. (1987), “Ayudando a los estudiantes a comprender las interaccionesfisiológicas. Una actividad con mapas conceptuales”, en The American Biology Teacher, Vol. 49,núm 7, octubre, pp. 426-427.• Giordan, André (2000), "Prólogo" y "Soy complejo", en Mi cuerpo la mayor maravilla del mundo,Barcelona, Plaza y Janés, pp. 11-12 y 23-39.• Núñez, F. y E. Banet (1996), "Modelos conceptuales sobre las relaciones entre digestión,respiración y circulación", en Enseñanza de las ciencias. Revista de investigación y experienciasdidácticas, vol. 14, núm. 1, marzo, Barcelona, Universidad Autónoma de Barcelona/Universidadde Valencia pp. 261-278.• Ratcliff, J. D. (1983), "Soy el torrente sanguíneo de Juan", en Selecciones del Reader´s Digest,febrero, México, Reader’s Digest, pp. 126-132.— (1983), "Soy el pulmón de Juan", op.cit., abril, pp. 107-111.— (1984), "Soy el intestino de Juan", op.cit., mayo, pp. 21-28.Videocintas• SEP (1999), "La percepción de los sentidos", de la serie El Cerebro, en la Videoteca escolar deeducación secundaria, México.ACTIVIDADES SUGERIDAS1. Asociar palabras a partir de la frase "Funciones vitales".• Sistematizar las respuestas proporcionadas por el grupo.• En equipos, contestar la pregunta: ¿cuál es la importancia de conocer el cuerpo humano? yelaborar un cuadro sinóptico que contenga las funciones vitales identificadas, los aparatos osistemas del cuerpo que las desarrollan y con cuáles otros aparatos y sistemas se relacionan.• Exponer en el grupo sus cuadros y elaborar uno entre todos.• Analizar el "Prólogo" del libro de A. Giordan.• Expresar la interpretación y opinión personal respecto a los siguientes frases."[...] por parte de papá, una probabilidad entre 100 millones. Por parte de mamá, unaprobabilidad entre un millón. Que se conocieran, una probabilidad entre mil millones. Total:una probabilidad entre cien mil trillones [...]" (cien mil trillones es igual a 1046, un 1 seguidopor 46 ceros)."[...] soy completamente improbable. Y sin embargo existo".• Contestar de manera individual las siguientes preguntas: ¿de qué dependió que yo existiera?y ¿qué probabilidades tenía yo de nacer? Comentar al grupo sus resultados.2. Realizar la siguiente secuencia de actividades:• Activar los conocimientos previos con las siguientes preguntas: ¿cuál es el sentido másimportante? ¿Por qué? ¿De cuál de nuestros sentidos podemos prescindir? ¿Por qué?• En equipos, realizar actividades sin ayuda de alguno de los sentidos, por ejemplo con losojos cerrados: caminar o guiarse por sonidos o identificar alimentos por su olor y sabor otratar de identificar letras (de moldes de madera o metal) con la piel de la cara, los brazos yla lengua.• Reflexionar acerca de la siguiente pregunta: ¿qué relación hay entre la función de nuestrossentidos y la supervivencia?• Observar el video "La percepción de los sentidos" (fragmento de 22:45 a 35:23, inicia con lafrase: "Viajes frecuentes al campo [...]" y termina con: "[...] usa sus depósitos de memoriapara determinar qué alimentos comer").5

• En equipos, responder de nuevo a las preguntas iniciales de la actividad 2 y a la siguiente:¿qué relación hay entre nuestros sentidos y los demás aparatos y sistemas del cuerpohumano?3. Organizar una discusión con base en las preguntas: ¿cuáles funciones de mi cuerpo me permitensobrevivir? ¿Por qué? ¿De cuáles funciones de mi cuerpo podría prescindir? ¿Por qué?• Elaborar una lista de las funciones del cuerpo humano identificadas como vitales y en unacuartilla justificar la importancia de estudiarlas.• Leer "Soy el intestino de Juan", "Soy el pulmón de Juan" y "Soy el torrente sanguíneo deJuan", de J. D. Ratcliff.• Identificar las medidas preventivas para el cuidado de cada órgano que se proponen en laslecturas y reflexionar con respecto a las que llevan a cabo de manera individual y familiar.• Por equipos, diseñar una "campaña de promoción de la salud" orientada a la población de suescuela. Comentar las diferentes propuestas de campaña en grupo, elegir una, enriquecerlay tratar de llevarla a cabo.4. Analizar individualmente el texto "Modelos conceptuales sobre las relaciones entre digestión,respiración y circulación", de F. Núñez y E. Banet. Anotar las dudas que surjan del análisis de lalectura y resolverlas en grupo.• Realizar la revisión, la corrección y el enriquecimiento de la respuesta con respecto a laimportancia de conocer el cuerpo humano y del cuadro sinóptico elaborado en la actividad 1,para describir las funciones del cuerpo, los aparatos y sistemas que las realizan y con cuálesotros aparatos y sistemas se relacionan.5. Desarrollar las siguientes actividades de cierre y evaluación del bloque I:• Leer el texto "Soy complejo", de A. Giordan.— Identificar en la lectura las interrelaciones entre funciones y aparatos o sistemas.— Comentar la importancia de las interrelaciones para la sobrevivencia.• Reflexionar sobre lo maravilloso que es el cuerpo humano como resultado de al menos 15mil millones de años de evolución química y 3 600 de evolución biológica, de lo complejopero a la vez preciso, eficiente y extraordinario que es, y de que existen miles de especies deseres vivos igualmente admirables.• Hacer una encuesta para evaluar el efecto de la "Campaña de promoción de la salud" (si sellevó a la práctica). Revisarla y enriquecerla tomando en cuenta los contenidos que se hanestudiado en esta asignatura.• Elaborar conclusiones en plenaria orientadas a identificar si se cumplieron o resolvieron losintereses, necesidades y dudas del estudiantado con respecto al funcionamiento del cuerpohumano. Explicar por qué y, en caso de ser negativa la respuesta, proponer opciones paralograrlo.BLOQUE II¿POR QUÉ EL SER HUMANO SE PARECE A LOS DEMÁS SERES VIVOS?PROPÓSITOSEn el bloque II se pretende que los futuros docentes comprendan cómo se llevan a cabo lasfunciones de nutrición, respiración y circulación en el cuerpo humano y en otros seres vivos, asícomo reconozcan los procesos vitales comunes y su paralelismo evolutivo.Como en la actividad inicial, los estudiantes expresan sus conocimientos previos acerca de losprocesos vitales y a partir de la información proporcionada, se identifican los contenidos quenecesitan fortalecer. Mediante las actividades propuestas se promueve el ejercicio físico y la6

comprensión de su importancia para preservar la salud biológica, psicológica y social de cadapersona. Los estudiantes revisan textos de biología para la educación secundaria autorizados por laSEP, para identificar cómo abordan estos libros los contenidos actitudinales, procedimentales ydisciplinarios de los procesos vitales y retomar las ideas que consideren útiles para su futurapráctica docente.La primera parte del bloque está organizada de tal modo que los estudiantes conozcan lasprincipales funciones vitales, las interrelaciones que se establecen entre éstas y los aparatos osistemas que las desarrollan, y el funcionamiento integral del cuerpo humano.Resulta indispensable aclarar que en este bloque se analizan las funciones vitales principalmentedesde el punto de vista organísmico y se inicia el estudio del proceso de respiración celular, cuestiónque se abordará después con mayor detalle junto con varias funciones desarrolladas a nivel celular ybioquímico en otras asignaturas de la especialidad.En la segunda parte del bloque II se plantean actividades para que los futuros profesoresprofundicen en el estudio de las funciones vitales realizadas por otros seres vivos, se propicia lacomparación y relación con las funciones y estructuras del cuerpo humano con la finalidad deidentificar similitudes y divergencias. El conocimiento de estas funciones favorecerá, más adelante,la comprensión de los procesos vitales llevados a cabo a nivel celular y bioquímico.Reconocer que la estructura y funcionamiento del cuerpo es resultado de un proceso evolutivo,estrechamente relacionado con el de otros seres vivos, permite al estudiante normalista establecercaracterísticas y capacidades mutuas y fortalecer la toma de conciencia de que el ser humano esuna especie más entre los millones existentes actualmente y que puede mejorar su relación con elambiente y los demás organismos que habitan la Tierra.TEMAS1. Procesos vitales de nutrición, respiración y circulación en el cuerpo humano.2. Las funciones vitales de nutrición, respiración y circulación en los seres vivos. Semejanzas ydiferencias con las funciones del cuerpo humano. Características y capacidades compartidas portodos los seres vivos.BIBLIOGRAFÍA BÁSICA• García, A. M. (1991), "Estudio llevado a cabo sobre representaciones de la respiración celular enlos alumnos de bachillerato y COU", en Enseñanza de las ciencias. Revista de Investigación yexperiencias didácticas, vol. 9, núm. 2, Barcelona, Universidad Autónoma de Barcelona, pp. 129-134.• Mayr, Ernst (1998), "Las características que distinguen la vida", en Así es la Biología, Madrid,Debate, pp. 35-37.• Reeves, Hubert, Joël de Rosnay, Yves Coppens y Dominique Simonnet (1999), "La explosión delas especies", en La más bella historia del mundo, México, SEP (Biblioteca para la actualizacióndel maestro), pp. 106-126.• Rosnay, Joël de (1990), "Las propiedades de la vida", en La aventura del ser vivo, Barcelona,Gedisa (Límites de la ciencia, 21), pp. 43-46.• Sherman, Irwin W. y Vilia G. Sherman (1987), "Recolección de energía química: respiracióncelular", "Procesamiento de alimentos: la digestión" y "Transporte interno: el sistemacirculatorio", en Biología. Perspectiva humana, México, McGraw-Hill/ Interamericana, pp. 85-89,213-226 y 229-247.• Villee, Claude A. (1996), "Transporte y circulación" y "Respiración: intercambio de gases", enBiología, 8a ed., México, McGraw Hill-Interamericana, pp. 366-386 y 387-400.Videocintas• SEP (1996), "El prodigio de la digestión y absorción", de la serie Universo interior, en laVideoteca escolar de educación secundaria, México.7

Actividades sugeridasTema 1. Procesos vitales de nutrición, respiración y circulación en el cuerpo humano.1. Explorar los conocimientos previos de los estudiantes mediante la elaboración de un esquema omapa conceptual donde se describan las interrelaciones de los procesos vitales de nutrición,respiración y circulación.8• Presentar al grupo los esquemas o mapas conceptuales y compararlos para enriquecer lapropuesta de cada equipo.2. Leer los temas "Intercambio gaseoso" y "Transporte interno", de Claude A. Villee y analizar elvideo "El prodigio de la digestión y la absorción".• En equipos, describir lo que a continuación se solicita:— Qué ocurre durante la respiración.— En qué consiste la circulación.— Para qué se aprovecha el oxígeno en el cuerpo.— Las principales funciones del sistema circulatorio.— Qué pasa con los alimentos que ingerimos.— Las diferencias entre la digestión y la absorción.— Los posibles daños del estómago debidos a los estados de tensión o a la ingestión dealcohol.3. Desarrollar las siguientes actividades, de ser posible en grupo o bien de manera individual, parapromover la salud.• Seguir una rutina de ejercicios de flexibilidad que permita percibir todos los músculos delcuerpo, acompañada por música que intensifique poco a poco el esfuerzo físico.• Al terminar, comentar y reflexionar acerca de las partes del cuerpo que percibieron y lasemociones que manifestaron. Enfatizar en los sistemas respiratorio, circulatorio, glandular,muscular y esquelético.• Destacar la importancia del ejercicio físico para mantener saludable el cuerpo y la mente.4. Analizar los textos "Recolección de energía química: respiración celular", "Procesamiento dealimentos: la digestión" y "Transporte interno: el sistema circulatorio", de I. W. Sherman y V. G.Sherman.• En equipos, describir brevemente el proceso de la respiración y resolver las siguientesinterrogantes:— ¿Con cuáles sistemas o aparatos se relaciona el aparato digestivo? ¿Cómo se da esainterrelación?— ¿Cuál es la importancia del adecuado funcionamiento del sistema respiratorio, delaparato digestivo y del sistema circulatorio para conservar la salud?• Comentar sus explicaciones en grupo.5. En equipos, reconocer los temas que tratan acerca de los procesos vitales en libros de texto deeducación secundaria autorizados por la SEP. Revisar cómo se abordan los contenidosactitudinales, procedimentales y disciplinarios a fin de identificar posibles errores, dificultades yomisiones.6. Responder a las preguntas del artículo: "Estudio llevado a cabo sobre representaciones de larespiración celular en los alumnos de bachillerato y COU", de A. M. García.• Comparar los resultados obtenidos en el grupo con los del estudio y obtener conclusiones.• Realizar la revisión, la corrección y el enriquecimiento de los esquemas que elaboraron losestudiantes en la actividad 1, para describir el funcionamiento conjunto de la nutrición, larespiración y la circulación. Identificar los errores y corregirlos.

• Elaborar un mapa conceptual que represente las principales interrelaciones entre losprocesos vitales de nutrición, respiración y circulación. Compararlo con los mapas elaboradosen la actividad 1.Tema 2. Las funciones vitales de nutrición, respiración y circulación en los seres vivos. Semejanzasy diferencias con las funciones del cuerpo humano. Características y capacidades compartidas portodos los seres vivos.1. Elaborar un cuadro comparativo con datos del ser humano y de otros tres seres vivos –mencionados en los textos de C. Villee y Sherman y Sherman en el tema 1–sobre las diferenciasy semejanzas más evidentes de sus procesos vitales de nutrición, respiración y circulación.• Exponer al grupo los cuadros elaborados para enriquecerlos y obtener conclusiones.2. En equipos, elegir un organismo de cada uno de los reinos de seres vivos.• Describir sus semejanzas y diferencias estructurales y funcionales.• Elaborar un esquema con las funciones que comparten los seres vivos.• Definir qué es un ser vivo.3. Leer el texto "La explosión de las especies", de Joël de Rosnay y Dominique Simonnet.• Identificar las funciones vitales que se mencionan y con base en la lectura contestar:— ¿Se pueden relacionar todos los seres vivos a partir de sus estructuras y funciones? ¿Porqué?— ¿Cómo se relacionan las funciones y los aparatos o sistemas que las realizan con elproceso evolutivo?— ¿Qué se quiere dar a entender con la frase: "Nuestro cuerpo relata la historia de nuestrosorígenes"?— ¿Cuáles funciones vitales de las que se mencionan en la lectura llevamos a cabo tambiénlos seres humanos?• Ordenar cronológicamente los siguientes acontecimientos: Aparición de: los anfibios, losseres humanos, los primeros invertebrados, los primates, las primeras células, los peces, losmamíferos. Formación de la galaxia, formación del universo, formación de la Tierra, el BigBang.4. Analizar las lecturas "Las propiedades de la vida", de Joël de Rosnay, y "Las características quedistinguen la vida", de Ernst Mayr.• Comparar la información de los textos e identificar las funciones o característicascompartidas por los seres vivos.• Reflexionar y comentar sobre los "fenómenos específicos" de los seres vivos que describeMayr.• Reconocer en los ejemplos de los organismos, de los cinco reinos utilizados en la actividad 2,los que cumplen con las capacidades de los organismos vivos que describe Mayr.• Realizar la revisión y coevaluación del esquema con las funciones que comparten los seresvivos y la definición de ser vivo elaborada en la actividad 2.9

BLOQUE IIILOS PROCESOS VITALES Y SU TRABAJO EN EL AULAPROPÓSITOSCon el desarrollo de las actividades del bloque III se pretende destacar la importancia de las ideasprevias del alumnado, sus implicaciones en la enseñanza y el aprendizaje, así como los retos queenfrenta el docente en el trabajo de estos temas con adolescentes.A partir del análisis de diversas lecturas acerca de las ideas de los alumnos y una propuesta para lareestructuración de ideas relacionadas con el proceso vital de la nutrición, se promueve la aplicaciónde las recomendaciones didácticas para desarrollar el tema de "La respiración". La realización deesta actividad pretende que los estudiantes normalistas consoliden sus conocimientos sobre el tema,comprendan cómo promover el cambio conceptual en los alumnos y elaboren recursos didácticosadecuados para facilitar en los adolescentes el aprendizaje de las funciones vitales.Finalmente, en el cierre del bloque se proponen actividades para poner en práctica algunos métodosde enseñanza y promover aprendizajes duraderos, mediante el aprovechamiento de varios recursosdidácticos para el desarrollo eficiente de la futura labor docente.TEMA1. Ideas de los alumnos. Ideas erróneas en biología. Recomendaciones didácticas para el cambioconceptual.Bibliografía básica• Banet, E. y F. Núñez (1996), "Actividades en el aula para la reestructuración de ideas: unejemplo relacionado con la nutrición humana", en Investigación en la Escuela, núm. 28, Sevilla,Díada, pp. 37-58.• Driver, Rosalind et al. (1994), "Introducción", "Los seres vivos" y "Nutrición", en Dando sentidoa la ciencia en secundaria. Investigaciones sobre las ideas de los niños, Madrid, Visor, pp. 21-65.• Gardner, Howard (1997), "Introducción" y "Las dificultades planteadas por la escuela: ideaserróneas en las ciencias", en La mente no escolarizada. Cómo piensan los niños y cómo deberíanenseñar las escuelas, Barcelona/México, Cooperación Española/SEP (Biblioteca del normalista),pp. 149-170.• Harlen, Wynne (1998), "Las ideas infantiles", en Enseñanza y aprendizaje de las ciencias,Madrid, Morata, pp. 51-70.Audiocinta• SEP, "Nutrición y alimentos", Pronap.Videocintas• SEP, "Más allá de la mente", serie El cerebro— "La percepción de los sentidos", serie El cerebroACTIVIDADES SUGERIDASTema 1. Las ideas de los alumnos. Ideas erróneas en biología. Recomendaciones didácticas para elcambio conceptual.1. Expresar en un texto breve la importancia de aprovechar las ideas de los alumnos.10• Sistematizar las respuestas y conservarlas para retomarlas más adelante.2. Leer la introducción del libro de Driver et al.; "Las ideas infantiles", de W. Harlen, y "Lasdificultades planteadas por la escuela: ideas erróneas en las ciencias", de H. Gardner.

• Identificar las ideas principales en los textos.• En equipos, discutir con base en las siguientes preguntas:— ¿Cuál es la importancia de conocer las ideas de los alumnos?— ¿Cuáles son las características comunes de las ideas infantiles?— ¿Qué implicaciones tienen las ideas previas en la enseñanza y el aprendizaje?— ¿Cuáles son los retos que enfrenta el profesorado para la enseñanza de la biología?Exponer las conclusiones de un equipo y complementarlas con las aportaciones delgrupo.• Contrastar las respuestas inicial y final en relación con la importancia de las ideas delalumnado.3. Leer "Los seres vivos" y "Nutrición", de Driver et al.• Elaborar, de manera individual, una tabla que contenga las principales ideas erróneas en losadolescentes entre 11 y 16 años.• En equipos pequeños, comparar las tablas y destacar las coincidencias.• Exponer las principales ideas y elaborar conclusiones entre todo el grupo.4. Leer "Actividades en el aula para la reestructuración de ideas: un ejemplo relacionado con lanutrición", de E. Banet y F. Núñez.• Redactar un texto con base en los siguientes puntos:— Utilidad de las ideas previas.— Mi labor como futuro docente ante las ideas de mis alumnos.— Recomendaciones didácticas generales para promover el cambio conceptual.• Adaptar el desarrollo del tema de "La nutrición" al de "La respiración" con base en lasrecomendaciones didácticas empleadas por E. Banet y F. Núñez.• En equipos, enriquecer las ideas y preparar el informe al grupo.• Exponer las recomendaciones de un equipo y complementarlas con las aportaciones delgrupo.ACTIVIDADES PARA EL CIERRE DEL BLOQUEEstas actividades pueden aplicarse en la jornada de Observación y Práctica Docente.1. En grupos pequeños, elegir uno de los siguientes temas: "Las características de los seresvivos", "Respiración", "Circulación", "Nutrición" y "Percepción" a fin de preparar una clase paraalumnos de la escuela secundaria. Tomar en cuenta los siguientes aspectos:• Los propósitos, bajo la perspectiva del enfoque y los propósitos generales de los programasde biología en la escuela secundaria.• El tiempo, considerando las clases de 50 minutos.• Los recursos humanos, en particular los de los alumnos y los materiales disponibles.• Las actividades para el profesor y el alumnado que fortalezcan habilidades, actitudes yvalores favorables a la salud y el ambiente.• La evaluación como un proceso continuo y de asistencia oportuna.2. Revisar los siguientes ejemplos que ayudan a explorar las ideas de los alumnos sobre aspectoscientíficos.• Expresiones escritas. Pedir al alumnado que redacte cinco expresiones que incluyan la frase"características de los seres vivos".11

12• Carteles. Los alumnos preparan carteles que responden a la pregunta: ¿cómo puedo saberque un ser está vivo?• Tarjetas para clasificar. Proporcionar a los alumnos tarjetas con ejemplos de procesosvitales, pedirles que las clasifiquen en tres grupos: respiración, nutrición y circulación.• Experimentos mentales. Plantear problemas del tipo: ¿respirar es inhalar? ¿Por qué? ¿Paraqué comemos? ¿Qué consecuencias puede traer una mala alimentación? ¿Qué partes delcuerpo necesitan de alimento? Solicitar la discusión de las respuestas en grupos pequeños yla preparación de un informe para el grupo.• Diseñar y hacer. Solicitar a los alumnos que elaboren modelos que representen algúnproceso vital, con materiales sencillos o de reuso.• Explicar. Pedir a los alumnos que expliquen con sus propias palabras algún proceso vital.• Lista de control/cuestionario. Proporcionar dibujos o fotografías de seres vivos y no vivos quese mueven (río, fuego, coche y robot) y preguntar al alumnado ¿cuáles son seres vivos? ¿Porqué?• Predecir y explicar. Formular preguntas del tipo: ¿es nutritivo lo que como? ¿Respiran lasplantas? Pedir que el alumnado elabore sus predicciones y que las pongan a prueba.• Experimentos prácticos. Realizar observaciones con lupa y microscopio en las que seaprecien los procesos vitales que realizan plantas y animales. Por ejemplo la observaciónmicroscópica de una pulga de agua que se alimenta de partículas teñidas con un colorantenatural o las estructuras respiratorias en un hoja delgada de alguna planta. (Ejemplosbasados en Driver, Rosalind et al., 1994)• Con base en la información anterior y en los materiales y recursos disponibles en la región,seleccionar y adaptar aquellas actividades con mayores posibilidades de aplicación paraexplorar las ideas de los alumnos.3. Considerar como recursos didácticos:• Prácticas de campo.• Pláticas con especialistas.• Visitas a museos, viveros, zoológicos, parques ecológicos, entre otros.• Libros de texto de la educación secundaria autorizados por la SEP.• Periódicos y revistas.• Programas de televisión y radiofónicos.• Videocintas y audiocintas.• Aprovechar los videos y audios disponibles en los acervos de las escuelas normales y losCentros de Maestros. A continuación se incluyen algunos ejemplos de la utilidad de estosmateriales.a) Exploración de conocimientos previos. Explorar los conocimientos previos mediante unalluvia de ideas a partir de preguntas que se acerquen a los intereses de los alumnos ytomarlas de punto de partida para el aprendizaje. Por ejemplo, se puede preguntar: ¿quéson las emociones? ¿Cómo se generan y manifiestan en el cuerpo? ¿Cuáles órganos de lossentidos entran en juego cuando nos enamoramos? Después, presentar un fragmento delvideo "Más allá de le mente" (29’:43" a 32’:14") que inicia con la frase "La mayoría denosotros..." y finaliza con "... o nos preguntamos qué vimos en él o en ella" para contrastarlos conocimientos previos con la nueva información que ofrece.b) Sensibilización. Presentar sin sonido un fragmento previamente seleccionado y revisado.Solicitar al alumnado que exprese las emociones que le generan las imágenes para despuésredactar los textos y sugerir la música o sonidos que acompañarían a las imágenes.c) Expresión a partir de un guión de revisión. Analizar el audio "Nutrición y alimentos"(primeros 13 minutos) y pedir a los alumnos que redacten un breve texto donde seconsideren los siguientes puntos:

• La importancia de la alimentación.• En qué consiste una buena alimentación.• La relación de la alimentación y la salud.d) Análisis y reflexión. Los alumnos analizan el video "La percepción de los sentidos"(fragmento 31':43"- 34':58", inicia con la frase "En el mundo de la percepción humana..." ytermina "...son en mucho una función del olfato") y contestan las siguientes preguntas:• ¿Cómo se perciben los estímulos del medio?• ¿Qué relación hay entre la percepción y las emociones?• ¿Cuál es la importancia del trabajo conjunto entre los órganos de los sentidos y lasdiversas áreas del cerebro?• ¿Cómo se relacionan los procesos de la percepción y la memoria?• ¿Cómo se interpreta la información percibida por nuestros órganos de los sentidos en elcerebro?Estas son algunas sugerencias de actividades, la intención es que sirvan como estímulo paravisualizar otras formas de trabajar con los materiales.4. Exponer ante el grupo una de las clases planeadas.• El grupo participa haciendo una crítica constructiva de la clase expuesta, basándose en losaspectos referidos en el punto 1 y proporciona las aportaciones necesarias para cumplirlos.Las siguientes preguntas pueden apoyar para la evaluación de las clases:• ¿Hay congruencia entre los propósitos de la clase, los de los cursos de biología en la escuelasecundaria y su enfoque?• ¿El tiempo es adecuado?• ¿Se aprovechan las ideas del alumnado?• ¿Son suficientes y pertinentes las actividades para el profesor?• ¿Son suficientes y pertinentes las actividades propuestas para el alumnado?• ¿La evaluación es continua y favorece el reconocimiento del esfuerzo y la asistencia oportunaante las dificultades?5. Retomar por equipos las clases planeadas y atender los aspectos que sean necesarios.6. Entregar el reporte final.13

MATERIALDEAPOYO15

Mi cuerpo la mayormaravilla del mundoAndré GiordanTraducción de Esther AndrésPRÓLOGOEste libro no contiene ninguna primiciainformativa, excepto una: quienes lo leanjamás volverán a ser los mismos.Estas páginas no contienen ninguna fórmulamágica, excepto una: todos los caminosconducen al Hombre. Y por lo tanto a sucuerpo.El cuerpo es la prueba del Hombre. Unaprueba llena de agua (45 l), huesos (211),órganos (100), músculos motores (450pares), tejidos (mas de 800 clases) y genes(100.000).Pero sea cual sea la suerte que nos hayareservado o nos reserve la existencia, sea cualsea la longitud del surco que debamos trazar,muy pocos prestamos la debida atención almás espléndido tesoro que la vida ha regaladoal más bello de los planetas.No es posible, desde luego, mirar por el ojo dela cerradura de esta fortaleza tanextrañamente sonora, tan discretamenteeficaz de esta “maravilla” recubierta, en laedad adulta, por 4,5 m2 de piel y compuestapor mil trillones de átomos, más que estrellascensadas en el universo. De las ceremoniasque en él se celebran, día y noche, el hombrecorriente no tiene más que una vaga idea.Atados como estamos a la escalamacroscópica, en el fondo conocemos sólomuy superficialmente a “esa preguntaambulante” (Léon-Paul Fargue), “esa extrañamezcla de ácidos nucleicos y recuerdos,sueños y proteínas, células y palabras”(Francois Jacob) que nos cabe el honor de ser.Para penetrar en el corazón de esta soberbia“empresa” símbolo de la hipertecnología de lavida, para explicar sus inflexibles necesidades,sus innumerables productos y las refinadasoperaciones químicas que nos permitenrespirar, movernos, comunicarnos,reproducirnos, soñar, pensar, reír, etc., hemosescogido ser contadores y contables a la vez.Las cifras que van a descubrir son el fruto deaños de investigación y están repletas deimprevistas revelaciones. Les hablarán de uncuerpo, su cuerpo, como no lo hacen nuncalos manuales de biología. Un cuerpo que, apesar de sus callos y sus penas, está en laproa de la nave de la evolución, un cuerpoprestidigitador cuyos trucos explican elcontinuo milagro de la vida.Un viaje singular. ¡Y menudo espectáculo!Será un cuadro alegre. “Nacemos, morimos yentremedio siempre podemos intentar haceralgo…, decía el pintor Francis Bacon. Esta esexactamente nuestra intención.¿El ombligo? Un abismo en el que seamontonan desordenadamente polvo, restostextiles y residuos alimenticios.¿Las palmas de las manos? Una sucesión decrestas perforadas por cráteres (los poros)con erupciones benignas (el sudor).¿Las uñas? 1 Una capa de esterilidad absoluta,el desierto de la sed un zócalo impasible,donde nada se pega, nada crece, nada vive.Un vuelo rasante sobre la epidermis, hasta lospies, permite distinguir, hasta perderse devista, inmensos campos de célulaspoligonales: la epidermis, cuyo grosorraramente sobrepasa la cincuenta millonésimade milímetro. Impulsadas hacia la superficie,las células afloran en ella, se aplanan yadoptan la forma de tejas planas y córneas.Luego desaparecen a merced de los contactosy los lavados.La recubre. Si a la naturaleza no la contraríael paso de una lluvia de cera o una hoja deafeitar, una pampa gigantesca: entre uno ycinco millones de pelos, que crecen una mediade 0,2 mm al día.Pero ¿qué se oculta detrás de mi “momia”,puesto que lo que veo de mí en el espejo nosoy yo, sino la parte muerta de mi individuo,la que se irá con la próxima ducha? ¿Y cómoes que todo eso junto hace que yo sea yo?Una simple sonrisa por ejemplo, pone enmovimiento, de manera minuciosamentecoordinada, ¡17 musculitos en mi rostro! Unbeso 2 profundo moviliza 29 (17 de los cualesson sólo para la lengua).Para caminar tengo que poner en acción 54músculos.Y conjuntados, por favor. Si uno solo me fallao se mueve con unas décimas de segundo de1 La uñas crecen 0.15 mm al día (contra 0.6 en el siglopasado). La de los dedos largos crecen más de prisaque la de los dedos cortos y la de las manos van dedos a tres veces más de prisa que la de los pies.2 Besarse e intercambiar amor, pero también 9mg deagua, 0.7 g de albúmina, 0.1 g de sustanciasorgánicas, 0.7 mg de materias grasas y 0.4 mg desales, sin contar unos cuantos virus y bacterias.17

etraso, llegaré cojeando o tropezando a lacocina, donde se enfría mi café con leche.Si el menor gesto exige la movilización de unconsiderable número de músculos no vayan acreer que cada uno de mis órganos se ocupade una solos cosa a la vez. Muy al contrario.Cada uno de ellos en el mismo espacio, asumesimultáneamente múltiples funciones.Miren el hígado, por ejemplo, el delpseudoatque del mismo nombre 3 , que mecastiga cuando me paso con los caracoles, losbombones, el queso, las trufas, el salmón.Vaya, cuando como demasiadas grasas. Bajosu aspecto exterior fofo, granuloso y marrón,el más grande de mis órganos (su masacoqueta con los 600 g) es la sede de una seriede procesos, todos eminentemente vitales.Lejos de ser un vulgar sepulturero, resulta enprimer lugar un recuperador sin par, ademásde un enérgico reciclador. Vuelve a reunir elhierro en dosis casi homeopáticas, una décimade gramo al día, a partir de la hemoglobina.Luego lo almacena, si es necesario, antes dereciclarlo y enviarlo, acompañado de unaproteína, la apotransferrina, a la médula óseade los huesos, donde se fabrican nuevosglóbulos rojos.En cuanto a la alimentación, facilita ladigestión activando la secreción de un líquidoen el intestino, la bilis. Esta secreción –casi0.5 1 al día, es decir más de 20.000 1 en unavida de 75 años--- emulsiona los lípidos (lasgrasas, para decirlo llanamente) y facilita a lavez el ataque de las enzimas que desmenuzana los alimentos y su asimilación en el intestinodelgado.Al mismo tiempo, la bilis disminuye la acidezdel intestino y acelera la absorción de una salmineral importante para los huesos aunque nosólo para ellos: el calcio 4 .La bilis evacua también los detritos que mihígado ha filtrado en la sangre, empezandopor el alcohol de las fiestas demasiadoalegres. Este órgano también transforma lasdrogas, los medicamentos que tomo sinprecaución (y son muchos), las toxinas, losmicrobios, el colesterol y las distintas3 El hígado propiamente dicho no tiene nada que vercon ese . Esta sensación es un malestargeneral relacionado con el hecho de que éste órgano,junto con otros, se va desbordando por la abundanciade grasa, alcohol y proteínas ingeridas en una comidademasiado pesada.4 El calcio no sirve sólo para los huesos, sino quefacilita la contracción de los músculos. De hecho, suempleo es múltiple. Se le conoce no menos de sesentafunciones diferentes en el cuerpo.18hormonas (mensajes que se envían losórganos).Sin embargo, la bilis no es más que unconjunto de desperdicios. ¡Hay que ser osadopara confiarle al cubo de la basura la tarea deproteger la vida! Yo lo hago. La cosa vale supeso en cacahuates…… nada buenos para lasalud, por cierto.Vemos, de paso que el hígado ejerce unaimportante función antitóxica. No obstante, loesencial se recupera y se devuelve a la sangrepara que allí se recicle. Únicamente los (para usar la terminologíade los ecologistas), como las sales biliares, seacumulan en la vesícula y se embarcan en labilis cuando los alimentos transitan por miintestino.Para mayor refinamiento, el líquido verdetirando a amarillo 5 no fluye en cualquiermomento. Únicamente cuando puede ser útilpara la digestión.Al mismo tiempo, el hígado estabiliza laglucemia, es decir, la cantidad de azúcarpresente en la sangre y, por lo tanto, en elcuerpo. En situación de abundancia, comodespués de una orgía alimentaria, la glucosa,un azúcar sencillo fabricado durante ladigestión.Se conserva en forma de glucógeno 6 Enperíodo de escasez, el órgano, equipado consensores, de azúcar, encargadosde observar permanentemente laconcentración de glucosa en mi sangre, lofabrica de nuevo a toda prisa y lo expulsa a lasangre. Para producir este azúcar, partiendode que si uno quiere que las cosas bienhechas se las tiene que hacer uno mismo, elhígado recorta primero el glucógenoalmacenado previamente en su seno.¿Qué más se puede decir? Qué mi hígadoguarda otros muchos trucos en la manga.Produce ácido láctico o ácidos aminadosrepescados en la sangre o procedentes de lasdescomposiciones realizadas por él mismo;participa en la síntesis de múltiples ynumerosas sustancias; produce las principalesproteínas de la sangre, empezando por laalbúmina, que se detecta en la orina cuandohay problemas de salud; participa en el5 Este color proviene de un pigmento, la bilirrubina,que a u vez surge de otra descomposición, la de lahemoglobina que sirve para transportar el oxígeno alos glóbulos rojos y que el hígado recupera a partir delos glóbulos rojos fuera de servicio de cuya presencialibra a la sangre.6 de glucosa, dispuestos unos detrásde otros.

almacenaje de vitaminas, en particular de laK, indispensable para la coagulación de lasangre.Más dura de realizar, aunque sin problemaspara él es la producción de protrombina yfibrinógeno, dos agentes de coagulaciónutilísimos cuando me hago una herida;también la de las lipoproteínas, proteínascomplejas que contienen grasas y que elcuerpo utiliza como material de construcción;por último, la de las hormonas, o más biensustancias que, una vez en la sangre, bajo laacción de otras sustancias (hay que iracostumbrándose, ¡mi cuerpo es muycomplejo!), se convertirán en hormonas. Lamás conocida es el angiotensinógeno que,bajo la acción de la renina, una hormonaproducida por el riñón, se convierte n laangiotensina, la cual actuará a su vez sobreotra glándula, la suprarrenal, situada encimade los riñones, para facilitar a cambio elfuncionamiento del riñón.LOS ÓRGANOSCon un préstamo del griego organon, quedesignan un instrumento de trabajo 9perotambién un instrumento de músicahomónimo),se utiliza desde Aristóteles lapalabra para designar unelemento del cuerpo. Más adelante y sobretodo en el siglo XIX, éste tomó la acepción departe del cuerpo que cumple una funcióndeterminada.El problema como en todas las palabras quepasan al lenguaje corriente, es que el sentido,que parecía estar asegurado, se descomponeradicalmente.En este caso, la palabra evolucionó con el desarrollo de la fisiología yla medicina. Así se ve muy bien lo que es unórgano cuando se trata de un hígado, unpáncreas o un estómago.Pero la vesícula biliar, el uréter y la uretra,¿son órganos, partes de órganos oprolongaciones de órganos? Todos, encualquier caso, cumplen una función, recogersecreciones: la bilis en el caso de la vesículabiliar, la cual deja que aquella brote sólo a lallegada del bolo alimenticio al intestino, otroórgano mal delimitado, puesto que lodescomponemos en varios.En cuanto al uréter, el órgano que sirve paraevacuar la orina, participa en el hombre en laconstitución del , en elpene que, por su parte, tiene múltiplesfunciones. Pero en este último caso, a losvocablos y no seles da el mismo sentido. ¡Qué difícil esaclararse con las palabras, incluso en elmundo de la ciencia!.Esta simple panorámica general prueba unacosa al menos: la que soy noes ninguna tontería. ¡Qué escándalo, además,compararla con una simple máquina! Desdeluego, no es un mero ensamblaje de piezas, nila banal yuxtaposición o la suma de misórganos y tejidos. Si algún cirujano seentretuviese, horresco referens, endesmontarme pieza por pieza con el bisturí,me tendría expuesto ante él por dentro. Todosmis elementos (los 100 órganos, los tejidos)estarían ahí. Pero ese extraño rompecabezas,ese macabro revoltijo no sería yo. Aquello delo que estoy hecho es la obra de unos resortesmucho más sutiles.Intervienen, en primer lugar, las múltiplesrelaciones que mantengo con mi entornonatural y social. Sin esos vínculos, yo no seríanada. Extraigo materia y energía de alimento,sólido y líquido, que ingiero y del aire querespiro.Recibo también de ese entorno los estímulosque hacen que mi cuerpo reaccione y lacultura que nutre mi cerebro. Privado de estasaportaciones, me quedaría totalmente amorfo.Me cruzo también con feromonas de las queno tengo conciencia pero que repercuten enmi conducta (las más crueles agudizan miapetito sexual, aun cuando, por no ser lascircunstancias propicias, no pueda reaccionarante el.)Después entran en juego las constantes einnumerables relaciones de mis órganos entresí. Sólo el suministro de aire en mi organismomoviliza una infraestructura que acorta elaliento.Así, para respirar, necesito, primero, mis dospulmones: el derecho, dotado de tres lóbulos,y el izquierdo, provisto sólo de dos. Esteequipo básico no es suficiente, por supuesto.Para empezar, tiene que estar conectado conel exterior por un conducto, la tráquea, untobogán tapizado de gruesos gusanos -loscilios- cuyas ondulaciones y secreciones -elmoco- obstaculizan el paso del polvoindeseable. Este tubo, por donde pasan losgases, esta conectado a su vez con el exteriorpor las fosas nasales y la boca.En el interior de cada pulmón, la tráquea seescinde en dos bronquios, 32 bronquiosprincipales y 550.000 bronquiolos terminales.Cada uno de estos últimos se divide a su vezmil veces para alimentar de aire a19

550.000.000 de alvéolos, especie de bolsitas 7expuestas en los lóbulos de los pulmones,dejar que brote el oxígeno del aire hasta lasangre y recuperar en contrapartida el gascarbónico. Desplegadas, estas bolsasrepresentan el equivalente de la superficie deun apartamento de 200 m 2 .Tampoco por casualidad del aire entra en mispulmones. Éstos son accionados por losmúsculos de la caja toráxico y el diafragma,otro músculo encajado entre el hígado y lospulmones. Para que se cumpla esta dinámica,estos últimos están encerrados en una bolsahermética, la pleura, formada por dos hojaslubrificadas que se deslizan delicadamenteuna sobre otra. Dependiendo estrechamentede los movimientos de mi caja torácica, sedilatan y contraen sin cesar, siguiendofielmente las variaciones de esta última.A razón de quince inspiraciones por minutoventilan unos diez mil litros de aire al día.Entre 310 y 440 millones de litros, gracias a500.000 inspiraciones, pasarán por mi cuerpoantes de que expire. Lo cual corresponde a unconsumo de quince millones de litros deoxígeno y a una producción de once millonesde litros de gas carbónico en una sola vida.Para trasladar el oxígeno a los órganostrabaja, por último, la nada despreciable cifrade 550 millones de capilares, situados cadauno alrededor de un alvéolo y en los cualesfluye la sangre para alcanzar las venasrespiratorias, y luego el corazón 8 , antes derepartirse por todo mi cuerpo hasta el menorde los tejidos, esta vez gracias a diez arterias,160 millones de arteriolas y 5.000 millones decapilares.Así que yo, que he inventado l desagüedirecto de aguas residuales y que me interesopor el lirisimo tardío de Goethe, soy 950kilómetros de tuberías (la distancia entreDunkerque y Perpiñán) por el que transitanunos cuantos litros de plasma y 25.00millones de glóbulos rojos, de un diámetro desiete millonésimas de milímetro cada uno. Lasuperficie de éstos es igual a medio campo defútbol, siempre para facilitar esos fastidiososintercambios (transportar oxígeno y desalojar7Estas bolsitas están rodeadas de estructurasencargadas de destruir l polvo y los microbios.8 El músculo cardíaco es hueco y se compone de cuatrocavidades: dos aurículas y dos ventrículos. Cadasegundo expulsa sangre al contraerse en 3/10 desegundo, y se distienden para llenarse durante 7/10 desegundo. Las arterias que lo irrigan, las coronarias, sonde muy pequeño tamaño: del orden de 3 mm dediámetro la más importante y 0.5 mm las másmenudas.20gas carbónico). Colocados en fila india,formarían un impresionante collar de cinco milkilómetros.EL INVENTARIO DE MIS ÓRGANOS- cerebro (2hemisferios- cerebelo (2hemisferios)- troncocerebral- bulbo:protuberanciaanularpedúnculos- médulaespinal- meninges:duramadrepiamadrearacnoides- nervios:craneales (12pares)raquídeos (31pares) –gangliosnerviosos- hipófisis- tiroides- paratiroides(4)- timo- suparrenales(2)- corazón- pericardio(serosa)- vasossanguíneos- sangre- bazo- fosa nasal- faringe- laringe:cuerdasvocalesepiglotis- glotis- tráquea- bronquiospulmones(2)- pleura(serosa)- vasoslinfáticos- - linfa- ganglioslinfáticos(450)- amígdalas(tonsilas):palatinas(2)linguales (2)faríngeas (2)- riñones (2)- uréteres (2)- vejiga- uretra- ovarios (2)- trompas deFalopio (2)- útero- vagina- glándulasmamarias(2)- testículos (2)- epidídimos(2)- canalesdeferentes(2)- vesículaseminals (2)- próstata- glándulas decooper (2)- pene- cavidadbucal- labios (2)- lengua- dientes- glándulassalivales:parótidas (2)sublinguales(2)submaxilares(2)- esófago- estómago- - intestinodelgado:duodenoyeyuno íleon- hígado- páncreas- vesícula biliar- colon: ciegoascendentetransversodescendentesigmoide recto- peritoneo- músculoslocomotores(450 pares)- huesos (211)- médula ósea- tendones- ligamentoscápsulasarticulares- meniscos- piel- uñas- pelo- mucosas:digestivarespiratoriavaginal- órgano de lavista: globosoculares (2)iris (2) retinas(2)- órgano deloído:pabellones (2)tímpanos (29huesillos (3pares)- órgano deCorti- órgano deltacto- órgano delolfato- - órgano delgustoSi sólo respiraran todo sería sencillo. Pero memuevo, siento, paladeo, oigo, veo, escribo,

sueño, como, bebo, digiero, orino, sudo,defeco, hablo, canto, crezco, me desarrollo,me controlo el peso, la temperatura, el agua,las sales minerales… gozo, me estremezco,hablo, tengo hipo, río, pago impuestos, lloro….Y a veces pienso.Pero cada una de estas actividades visibles –hay muchas más, invisibles o inconscientes- efabrican órganos y tejidos, y los más diversoselementos trabajan y se destruyen.Para orquestar veinticuatro horas al día elfuncionamiento de ésta enorme maquinaria yevitar la cacofonía -ni hablar, sobre todo, deque los músculos se pongan en marchamientras el corazón se distiende, o que losalimentos pasen por la glotis cuando respiro ohablo-, tres grandes sistemas de control secomplementan, se conciertan y se hacen lacompetencia a la vez; el sistema nervioso, lared hormonal –también llamado endocrino- ye complejo inmunológico.Cada segundo, millones de mensajesnerviosos transitan de los órganos de lossentidos al cerebro, del cerebro a losmúsculos, del corazón al hígado, del hígado ala médula espinal, de la médula al cerebro,etc. Cientos de miles de hormonas naveganpor la sangre, mientras que otro númeroincalculable de mensajes se intercambian endirecto entre los tejidos o se desplazan en suseno.Cien mil kilómetros de , las fibrasnerviosas incluidas en los nervios, sonnecesarios para transmitir las informaciones yse calcula que, sólo en el cerebro, sereproducen diez mil billones de conexionesnerviosas entre un billón de células nerviosas.Se calculan también en cien mil cuatrillonesde número de anticuerpos, sustancias queatacan a los microbios intrusos, producidospor un billón de linfocitos, una variedad deglóbulos blancos que vigila el organismo.¿Quién da más?Todos estos datos no dan sino una muy leveidea de la sensacional y maliciosaorganización de mi cuerpo. Este contiene decuarenta a sesenta billones de unidadesbásicas: las células 9 . Estas criaturitas no estándesocupadas sino que participan, sinexcepción en mi mantenimiento yfuncionamiento. En resumen, ¡soy una9 No todos los organismos vivos son tan complicadoscomo el mío. Las bacterias, al igual que losprotozoarios, se las arreglan con una sola célula. Unapulgada tiene unos ocho millones, una rata cien milmillones. que emplea a diez mil vecesmás individuos que la población total de latierra.Más: cada una de mis células no es unmodesto ladrillo sabiamente colocado al ladode sus compañeros, sino que presentan en suseno unos refinamientos inauditos. Sumembrana, una piel de varias centésimas demicra de grosor (mil micras, un milímetro), espor sí sola una obra maestra de arquitectura.Lo que más sorprende es su aspectocambiante. Alunas presentan unas profundasfisuras o muestran depresiones comocráteres, otras están deformadas porprotuberancias. Todas estas células están, entodo caso, plegadas de receptores, ocultas en sus repliegues odesplegadas para descodificar lasinformaciones de otras células.Todas comunican, reciben miles de mensajesdiferentes por segundo, y charlan así a suantojo mientras trabajan para coordinarse. Deahí su eficacia.Poco a poco, la pared de estás células se vandeformando bajo el efecto de unas (proteínas complejas) queaspiran unas sustancias y expulsan otras, engeneral azúcares sencillos, tipo glucosa, osales minerales. Las consecuencias de estemecanismo son capitales: sobre este principiose fabrica l influjo nervioso que es la base demis reacciones y de cada uno de mispensamientos.Además, en algunos lugares el envoltorio seinvagina por completo. Flujos de materia seproyectan con estruendo en enormes bolsas(de pinocitosis, para los entendidos) quefacilitan la entrada de las sustanciascomplejas o insuficientemente dirigidas, comolas proteínas o los lípidos. Una mareatumultuosa de sustancias de todo tipo,pequeñas, grandes, libres o asociadas atransportadores filiformes se expande entodas direcciones. En todo momento seproducen cientos de miles de reaccionesquímicas.No obstante, no reina el caos en elcitoplasma, como a los estudiosos les gustallamara a esta porción interior de cada célula.Todo en él está organizado, regentado,planificado. Versículas, bolsas y tubos aíslan alos protagonistas. Miles de talleres ad hoc., losorganitos, hacen el resto. No es que estosúltimos brillen por su tamaño: la mayoría noson visibles ni al microscopio. Sólo un aparatoelectrónico que aumente de diez a veinte milveces permite descubrirlos. Ahora bien, una21

simple célula de unas centésimas de milímetropuede contener cientos de mitocondrias (demil a dos mil n las células hepáticas), lugaresde intensas actividades energéticas, o biendecenas de miles de ribosomas que sintetizanmiles de proteínas diferentes.Por último, en cada una de mis células resideuna bolsa mucho más grande, ceñida por unadoble membrana (¡su contenido es muyvalioso!), llamada sencillamente núcleo. Cadauna de estas minúsculas parcelas de vidacontiene tres mil millones de informaciones, elequivalente a mil enciclopedias de mil páginascada una: todo cuanto se necesita paragestionar el desarrollo y el metabolismo de micuerpo, todo cuanto me legaron mis padres ym proporcionaron el espermatozoide y elóvulo en el momento – fatídico- de mifecundación. Amontonados unos sobre otros,estos alcanzarían la alturade un edificio de veinte pisos, todo ello en unespacio de cinco milésimas de milímetro dediámetro.Afortunadamente la vida, con su inteligencia,halló la coyuntura para compactarlos y reducirel volumen: las letras de este mensaje sonsustancias químicas. Como su tamaño noexcede el medio nanómetro (millonésimaparte del metro), almacenar muchas de ellasen un espacio mínimo es pan comido.Por supuesto, estas células están a su vezconstituidas por elementos inmensamentemás pequeños: las moléculas. Cien milmillones, en promedio, se acorrucan en cadauna de mis células.En total, un cuerpo humano de setenta kiloscontiene 610 de estas piezas constituyentes.Seis cuatrillones de moléculas trabajandoarduamente en perfecta simbiosis.Estas moléculas, de nuevo se decomponen enelementos aún más pequeños: los átomos. Milcuatrillones, unidad más unidad menos, mecomponen. Finalmente, cada un de misátomos comporta uno o varios protones,neutrones e innumerables electrones eninteracción, formados a su vez, al menos lostres primeros, por partículas elementales, losquarks.Detengámonos aquí. No queremos aturdirnosdescendiendo más y más hasta loinfinitamente pequeño. No es fácil,ciertamente, no sentirse mareado ante talvariedad de elementos. Resumamos: micuerpo está formado por un sistema deórganos compuestos por células que contienenorganitos fabricados a partir de moléculashechas a base de átomos que incluyen un22átomo que contiene uno o varios protones yposiblemente neutrones realizados a partir dequarks, sin olvidar los electrones.Su tamaño respectivo puede ayudarnos averlo más claro. Supongamos que un átomode base mida una milésima de milímetro; unamolécula, cien veces más grande, mediríasegún esta escala un milímetro; una proteína,que es una molécula grande, un centímetro;un virus, diez centímetros; una bacteria, cienveces mayor que un virus, un metro; y unacélula, diez mil veces mayor que una moléculay un millón de veces más que un átomo, diezmetros.Ahora usted y yo. Aquellos de nosotros quealcanzamos el metro setenta y cinco, segúnesta escala, mediríamos mil setecientoscincuenta kilómetros, la distancia Niza-Oslo enavión. Para quienes se quedan en el metrosesenta, cuenten unos mil seiscientoskilómetros.Ante tamaña complejidad, mi yo biológico,llegado a este punto de acabado, no puede,no puede permanecer impasible. Un legítimosentido de orgullo y una voluptuosidadsuperior deben invadir mi ser. La próxima vezque me mire al espejo al amanecer, mecontemplaré de modo diferente. Me henchiréde orgullo, pues sabré que soy inmensamentemás elaborado que todos los objetos que merodean. Y me repetiré que gobernarsemejante es algoextraordinario que me eleva al rango de. Entonces, ¿para qué buscarotra en otra parte? Un exceso de conciencia yrespeto hacia mi cuerpo me facilitaría la labor.Estrés, exceso de comida, de bebida, dedrogas, empezando por el alcohol, el tabaco ylos medicamentos inútiles, no siempre sonindispensables cuando los analizamos concierta distancia.Falta decir que, a pesar de su altaorganización, mi cuerpo está fabricado a partirde un pequeñísimo número de elementosquímicos. Las dos terceras partes de mi pesoestán formadas, en términos moleculares, poragua. ¡Agua corriente! Yo que peso setentakilos pesaría veintitrés sin agua. Los glúcidos(los azúcares), los lípidos (las grasas) y lasproteínas representan prácticamente todo elresto. A lo cual se añade una pizca de salesminerales. ¿Y el material genético (los ácidosnucleicos) donde se almacena toda lainformación necesaria para mi fabricación y elfuncionamiento de mi organismo? Unaridiculez: menos de un gramo.

En cuanto a los átomos, por último, el 6% demi persona reposa en cuatro de ellos:oxígeno 10 , carbono, hidrógeno y nitrógeno.Los átomos de hidrógeno son los másnumerosos (los dos tercios), pero muy pocoscomparados con los demás; dieciséis vecesmenos pesados que los de oxígeno.Lo cual representa, en conjunto, siempre paraun cuerpo de setenta kilos: 45.5 kg deoxígeno, 12.6 kg de carbono, 7 kg dehidrógeno y 2.1 kg de nitrógeno, 1.5 kg decalcio,0.86kg de fósforo, 0.3 kg de azufre,0.21 kg de potasio, 0.1 kg de sodio, 0.70 kgde cloro, unos gramos de magnesio, hierro,flúor, zinc, cobre, unos miligramos de yodo,cobalto, manganeso, molibdeno, cromo,selenio, y trazas de vanadio, níquel, aluminio,plomo, estaño, bromo, arsénico, silicio, y ….¡oro! Pero de éste sólo unos microgramos… 11Elementos, todos ellos, que se encuentran enabundancia sobre – y bajo- la Tierra. Con lacotización actual de las materias primas,obtendría por mi cuerpo, si se me ocurriesevenderlo, cien euros (unas 16.000 pesetas) Yso, comprando productos químicos de buenacalidad. Pero que más da: aunque soy barato,no tengo precio.SOY COMPLEJOYa lo creo, querido Moliere, y hasta es en loúnico en que pensamos. Cierto que mirarse alespejo, incluso después de una noche desueños, puede resultar una pesadilla. 12 Ojosborrosos, oídos quejosos, boca pastosa, elencanto de la existencia no siempre seencuentra en el combate singular quedisputan en la aura, parapetados en la exiguasoledad del cuarto de baño, cara y espejo.10 No sólo existe en el aire en forma de gas.11 En la química de la vida, la escasez de un elementono significa que carezca de interés. Los pocosmicrogramos de oro que contengo, como los pocosmicrogramos de vanadio (ambos intervienen en miprotección inmunitaria) son tan indispensables como elkilo de calcio. Sin estas infinitesimales cantidades, micuerpo no podría vivir.12 Ya sea uno madrugador o dormilón, el despertarsiempre es, para el organismo, un shock que elmetabolismo humano atenúa activando, tres cuartosde hora antes del trimbre fatídico, un desfile hormonal que alcanza el nivel de eficaciamáxima en el momento de levantarse. Parece, pues,que el cuerpo graba, la noche antes, la hora a la queuno tiene previsto despertarse. Que piensen en elloquienes ponen el despertador para despertarse.Para salir vencedor de ese duelo bajo el neón,para prevenir cualquier desfallecimiento enese infierno alicatado, la actitud más prudente–y más higiénica- que se debe adoptar es lade deshacerse de la mugre existencial queobstruye el cogito a la hora del café con leche.Repitiéndose esto, a la manera del añoradodoctor Coué: 13 si alguien, encogido al máximorecorriese la superficie de mi cuerpo,descubriría un paisaje extraordinario.Y es que mis relieves no tienen nada que vercon un jardín bien diseñado, cuidado conesmero, recién peinado y rastrillado, con lasavenidas trazadas con tiralíneas. Sicontemplamos las fotos obtenidas con elmicroscopio electrónico, el traje de carne rosa,amarilla o negra que m viste, según laslatitudes, vale más que cualquier safari.¿El pelo? Un oquedal arisco, inextricable,poblado de troncos obesos que crecen entodas direcciones. Entre 1000.000 y 150.000de estos troncos rubios, morenos, rojos oblancos adornan una cabeza estándar y crecencada día 0.35 mm.¿La frente? ,más o menos áridas, como explicaba elcirujano Raymond Vilain, 14 añadiendo que, y que. Acá y allá semecen finos juncos (el velo) de húmedostallos (el sebo). Cuando la temperatura sube,columnas de sudor, brotando de una multitudde pequeños pozos (las glándulassudoríparas), se ponen en acción y riegan losalrededores de un limo resbaladizo.¿El mentón masculino? Un promontoriotapizado con unos quince mil menhires (lospelos de la barba) que crecen un centímetro almes, si es que una hoz mañanera no viene asegarlos.¿El tórax? O bien una sabana herbosa (en elhombre), o bien una meseta flanqueada pordos cerros simétricos y ondulantes (en lamujer).¿Las axilas? Una selva tropical, lujuriosa, unamaraña de lianas empapadas, en verano, porunas lluvias torrenciales y pestilentes.13 Émile Coué (1857-1926), creador de un métodopersonal de autosugestión (N. de la T.)14 En Jeux de mains, éd. Arthaud, 198715 La parte rígida de las células de la piel.23

MODELOS CONCEPTUALESSOBRE LAS RELACIONESENTRE DIGESTIÓN,RESPIRACIÓN YCIRCULACIÓNINTRODUCCIÓNNúñez, F. Y Banet, E.Aunque a lo largo de las últimas décadas hansido numerosos los trabajos destinados aexplorar las concepciones de las alumnas y losalumnos sobre diferentes aspectos de lasciencias experimentales, en la mayoría de loscasos se ha dado la sensación de que se tratade ideas aisladas e inconexas entre sí, ligadas–por otra parte- a la especificidad del dominioconceptual objeto de análisis. Ésta ha sido unade las razones argumentadas por algunosautores (Pozo, Gómez Crespo, Limón y SanzSerrano, 1991) para señalar laheterogeneidad de las investigacionessugeridas en torno a lo que se ha denominado (término acuñado por Gilbert ySwift, 1985).Sin embargo, aunque constituya una línea aúnno muy desarrollada pero necesaria, desdediversas perspectivas se ha puesto demanifiesto que, con respecto a un tópicodeterminado, buena parte de las concepcionesque poseen las y los estudiantes se organizanen torno estructuras conceptuales más omenos relacionadas entre sí en la mayoría delos casos, organizadas jerárquicamente. Así sedesprende, por ejemplo, de la teoría deAusubel (1978) sobre la organización delconocimiento, de las afirmaciones de Rodrigo(1985) o Pozo y otros (1991) con respecto alo que denominan yteorías científicas, o de los datos empíricosaportados por investigaciones como las deDriver y Erickson (1983), Engel Clough yDriver (1986), Jiménez Aleixandre (1990),Luffiego, Bastida, Ramos y Soto (1991) oSerrano (1993), constatando la existencia demarcos o esquemas conceptuales, a través delos cuales se relacionan diversas ideasespecíficas.Por nuestra parte, en investigacionesrealizadas para averiguar las ideas de lasalumnas y los alumnos sobre los procesos denutrición humana, también hemos llamado laatención con respecto a esta misma cuestión,señalando que, además de concepcionespuntuales (escasamente relacionadas entre24sí), es posible encontrar esquemasconceptuales más amplios, a través de loscuales se relacionan e integran diversosconocimientos relativos a un mismo proceso.Así lo hemos puesto de manifiesto alreferirnos, por ejemplo, a la digestión o a larespiración humana (Banet y Núñez, 1990).En un trabajo más reciente (Núñez, 1994),dirigido a profundizar en el conocimiento delas ideas de los alumnos y alumnas sobrenutrición, se ha podido constatar la existenciade un tercer nivel de organización de dichasideas, que hemos denominado modelosconceptuales. De forma similar a lo que otrosautores describen como teorías personales,marcos o esquemas conceptuales, pormodelos conceptuales el conjunto deconcepciones a través de las cuales seestablecen diversos tipos de relación entre losprocesos que intervienen en la nutriciónhumana y se caracterizan por los siguientesrasgos:a) Incluyen concepciones relacionadas entresí, que se estructuran en forma piramidal:es decir, están compuestos de una seriede nociones específicas organizadasjerárquicamente.b) Presentan cierto grado de coherenciainterna, que se comprueba a partir de laregularidad que se observa en lasexplicaciones de los alumnos.c) Constituyen la base en que se apoyan lasy los estudiantes para explicar los diversosaspectos relacionados con la nutrición, ysuponen el punto de partida para elaprendizaje de nuevos contenidosreferidos a dichos procesos.d) Permiten deducir las dificultades queencontrarán las alumnas y los alumnos enel aprendizaje de estas nociones,constituyendo - al mismo tiempo – unelemento importante de cara a laplanificación y desarrollo de propuestasdidácticas.A través de la mencionada investigación, seconstata la existencia de dos tipos demodelos, con distinto grado de generalidad:modelos parciales, indicativos de lasrelaciones que establecen las alumnas y losalumnos entre digestión, respiración y elsistema circulatorio, y modelos globales, loscuales presentan su visión general sobre lanutrición humana en su conjunto.Evidentemente, ambos tipos de modelos estáníntimamente relacionados: los modelosparciales pueden servir de base paradeterminar los modelos globales, cuestiónsobre la que estamos trabajando en estosmomentos.

A lo largo de este artículo describimos lascaracterísticas de los modelos parciales denutrición, haciendo referencia a surepresentatividad en una muestra amplia deestudiantes pertenecientes a diferentesniveles educativos. Del análisis de losresultados se desprende una serie deconclusiones en relación con el modo en quese organizan y estructuran las concepcionesde los alumnos y con respecto a laenseñanza/aprendizaje de estas nociones enlos niveles básicos de educación.METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓNLa investigación ha sido realizada con unamuestra de estudiantes (N=444)pertenecientes a aquellos niveles educativosno universitarios en los cuales se estudianestas nociones: 6º de EGB (159), 8º de EGB(167), 1º DE BUP (72) Y 3º de BUP (46).Teniendo En cuenta la diversidad de lapoblación, el grado de diferencia conceptualcon que se ha efectuado la exploración (Fig.1)referencia a aquellos aspectos queconsideramos esenciales – en cualquiera delos niveles – para la comprensión de lanutrición como un conjunto de procesosíntimamenterelacionados.Fundamentalmente, nos centramos enaveriguar hasta qué punto se comprende elpapel del sistema circulatorio en la nutriciónhumana, a un doble nivel.a) Relaciones digestión/circulación: lassustancias nutritivas resultantes de ladigestión de los alimentos son utilizadaspor los órganos (células) de nuestrocuerpo. El sistema circulatorio es elencargado de transportarlas.b) Relaciones respiración/circulación: eloxígeno recogido en los pulmones esllevado por la sangre a los diferentesórganos (células). Del mismo modo, lasangre recoge dióxido de carbonoprocedente de los órganos (células) paraser eliminado a través de los pulmones.La recogida información se basa en laadministración de un cuestionario cuyaelaboración consta de cuatro fases (Treagust.1988; Anderson, Sheldon y Dubay, 1990;Seymour y Longden, 1991):1) ensayo previo, mediante la realización deentrevistas individuales a un gruporeducido de 8-10 alumnos/as por cadanivel, de cara a confeccionar uncuestionario adecuado a susconocimientos.2) estudio piloto, consistente en laadministración del cuestionario provisional(elaborado a partir de la fase anterior) aun grupo de alumnos/as pertenecientes alos diferentes niveles objeto de estudio;3) reformación del cuestionario inicial a partirde los datos suministrados por el estudiopiloto y la revisión realizada por loscompañeros investigadores y losprofesores de ciencias correspondientes ala muestra utilizada en la fase anterior;4) administración del cuestionario definitivo ala muestra objeto de nuestra exploración.El cuestionario utilizado contiene 19cuestiones de diversos tipos: respuestaabierta, elección múltiple y doble elección (Haslam y Treagust,1987). Para evitar el carácter aleatorio deciertas respuestas o la información restringidaque se obtiene de alguna de ellas, se utilizandiferentes preguntas para incidir en un mismoaspecto (como propone Yarroch, 1991), y secomplementan las cuestiones más complejascon una escala de fiabilidad, para que las y losestudiantes expresen el grado de certeza ensus afirmaciones. (En el anexo I se muestra, amodo de ejemplo, algunas preguntas incluidasen el cuestionario, que por su extensión noreproducimos íntegramente. No obstante,queda a disposición de quien lo solicite.)En síntesis, la exploración se ha centradosobre los siguientes aspectos:- Digestión de los alimentos: Se plantea unasituación problemática (digestión de la leche)a partir de la cual se pregunta qué tipo desustancias obtenemos mediante dicho proceso(complejas, sencillas, sustancias buenas….) ydonde se absorben.- Relaciones entre el proceso digestivo y lacirculación de la sangre: Se utilizan trescuestiones. Las dos primeras consisten ensituaciones problemáticas: qué sucedecuando estamos sin tomar alimentosdurante dos o tres días; si las sustanciasque transportan la sangre salen de los vasossanguíneos cuándo llegan a los músculos. Enla tercera se pregunta sobre el transporte delos nutrientes a los órganos.- Respiración y relación entre el dicho procesoy la circulación de la sangre: Se indaga entorno a la composición de los gasesinspirado y espirado: a las relaciones entreel sistema circulatorio y el transporte de losgases respiratorios (por qué respiramos másde prisa después de correr 200m qué ocurrecuando estamos buceando y contenemos larespiración o cuando dormimos); altransporte de oxígeno y dióxido de carbono25

(por medio de dibujos esquemáticos ypreguntas de elección múltiple); ycuestiones referidas a la necesidad deoxígeno por los distintos órganos.- Estructura celular de nuestro cuerpo: Paraello, se incluyen tres preguntas. La primeraestá relacionada con la noción general queposeen los estudiantes sobre la célula y larelación entre éstas y los órganos; en lasegunda se les facilita una relación deórganos y se les pide que señalen si estánformados por células; la tercera incide en lacuestión de las sustancias necesarias paraque las células realicen sus funciones.El análisis de las respuestas de las alumnas ylos alumnos se basa en la regularidad ycoherencia que presentan a través de losdiferentes instrumentos empleados (diversosítems del cuestionario y entrevistasindividuales), tomando como referencia elnivel conceptual establecido en la figura 1. Enresumen consta de las siguientes fases:1) Una vez tabulados los datoscorrespondientes a cada pregunta delcuestionario, establecemos una serie deconcepciones específicas y esquemasconceptuales sobre aspectos parciales delos procesos objeto de estudio. Para ello,contrastamos la correlación existenteentre las respuestas que dan las y losestudiantes a aquellas cuestiones que serefieren a los mismos aspectos (p.e.,sustancias que se obtienen mediante ladigestión, sustancias que transporta lasangre, destino de dichas sustancias…..).2) Definición de los modelos conceptualesque subyacen el conjunto de concepcionespuntuales y esquemas conceptualesrelativos a las relaciones existentes entrealgunos procesos de nutrición(digestión/circulación,respiración/circulación).3) Identificación de los modelos conceptualescorrespondientes a cada uno de losalumnos y alumnas pertenecientes a lamuestra utilizada. En aquellos casos enque sus concepciones parecíanincompletas o contradictorias,recurriríamos a la realización deentrevistas individuales para suclarificación.DESCRIPCIÓN DE LOS MODELOSCONCEPTUALES Y DISCUSIÓN DE LOSRESULTADOSAl margen del diferente grado de profundidadcon que se estudia la nutrición en los niveleseducativos explóralos, que lógicamente serefleja en la riqueza de las concepciones delos alumnos y las alumnas, la investigación hapuesto de manifiesto la existencia de unaserie de modelos conceptuales comunes atodos ellos, aunque extendidos de maneradesigual. Los diversos modelos encontrados(referidos tanto alas relacionesdigestión/circulación como a las relacionesrespiración/circulación) tienen un carácterprogresivo y están ordenados en función deque sean más o menos acordes con elconocimiento científico: no relacionados,parcialmente relacionados y relacionados.26

A. Modelos de relación entre digestión ycirculación sanguíneaEncontramos un total de seis modelos,agrupados en torno a las tres categorías antesmencionadas.1. Modelos no relacionadosClasificamos en este grupo aquellasconcepciones caracterizadas por la falta derelaciones adecuadas entre el procesodigestivo y la circulación sanguínea, en élámbito de la nutrición humana. En estacategoría encontramos dos modelos, enfunción de si las alumnas y los alumnosmencionan o no el papel de la sangre en eltransporte de sustancias nutritivasprocedentes de los alimentos.Modelo 1De las explicaciones de las y los estudiantesencuadrados en este modelo (fig. 2) sededuce que, para ellos, las sustancias que seobtienen como consecuencia de la digestiónde los alimentos (proceso que entienden comoseparación de las sustancias buenas y malasque éstos contienen) no son recogidas por lasangre, sino que recorren el tubo digestivo yfinalmente son eliminadas. Por lo tanto,además de representar una visión incompletade la digestión, en este modelo se simplifica lanutrición considerando que el simple tránsitose sustancias a través del aparato digestivogarantiza la supervivencia humana.Modelo 2La progresión de este modelo con respecto alanterior estriba en que se admite que lasangre transporta las sustancias nutritivasobtenidas durante la digestión (en ocasiones), aunque se afirmaque éstas no salen de los vasos sanguíneos y,por tanto, e desconoce su destino y el modoen que son utilizadas. Así se deduce deexplicaciones como las siguientes:Profesor. Una vez que la sangre llega, porejemplo, a los músculos, ¿qué ocurre con lassustancias nutritivas que transporta?Alumno (6º de EGB). Yo creo que esassustancias van recorriendo todo el cuerpo.P. ¿Pero salen de los vasos sanguíneos(venas, arterias….) o no?A. No la sangre pasa por los músculos y otraspartes del cuerpo, pero no pueden salirporque entonces no nos alimentarían.Esta forma de entender el papel de transportede la sangre estaría relacionada con laatribución al propio cuerpo de una serie defunciones (para nutrirnos essuficiente con que las sustancias nutritivasvayan circulando con la sangre), que –endefinitiva- resultan exponente de la escasacompresión de aspectos esenciales de losprocesos de nutrición humana.Los modelos no relacionados se encuentranampliamente extendidos en 6º de EGB (57%globalmente), mientras que resultanminoritarios en 8º de EGB y 1º de BUP (25%y 11%, respectivamente) y –obviamente- nose dan en 3º de BUP (fig. 6). Estos datos,parecen confirmar una idea apuntada porautoras como Gellert (1962), Nagy (1953) oCarey (1985), en el sentido de que, para losalumnos y las alumnas de estas edades, elfuncionamiento del cuerpo humano tiene uncarácter finalista: cada órgano/aparato realizauna función específica, independientementede los demás, De ahí que la participación delaparato digestivo y el sistema circulatorio enla nutrición humana no se relacionencorrectamente.Por otra parte, la existencia de dichos modelosindica que, a pesar del grado de detalle conque se estudian estas nociones en los nivelesbásicos de enseñanza (quizás, precisamentepor eso), un gran número de estudianteselabora concepciones muy superficiales alsimplificar la nueva información paraacomodarla a su modo particular de percibir larealidad.2. Modelos parcialmente relacionadosEl conjunto de concepciones correspondientesa esta categoría de modelos, intermedia entrela anterior y los que consideramos correctosdesde el punto de vista de la ciencia, secaracteriza por un mayor reconocimiento delpapel de la sangre como medio de transportede nutrientes, aunque tampoco –en este casosealude claramente a las células como ellugar en que son utilizados. Las respuestas delos alumnos permiten diferenciar dos modelos(figura 3).Modelos 3.1A través de las explicaciones que dan losalumnos a las diferentes preguntas27

formuladas en relaciono n estos aspectos, seconstata su creencia de que los procesosrelacionados con la nutrición tienen lugar enlos diferentes órganos de nuestro cuerpo:Profesor. Supongamos que estamos sin tomaralimentos durante dos o tres días ¿Qué ocurrecon las sustancias nutritivas que lleva lasangre?Alumna (8º de EGB). Se acabarían.P. ¿Por qué?A. Porque la sangre las lleva a los órganos denuestro cuerpo y allí se consume.P. ¿Cómo utilizan los órganos (por ejemplo,los músculos) esas sustancias?A. Las gastan para funcionar, pero no secómo.P. ¿Los músculos están formados por células?A. Sí.P. Las sustancias nutritivas que obtenemos delos alimentos. ¿son utilizadas por las células?A. No, las células se alimentan por sí solas.De ahí que sitúen el destino de las sustanciasnutritivas en dichas estructuras,desconociendo las relaciones existentes entrelos niveles macroscópicos (órganos) ymicroscópicos (células).Modelo 3.2Aunque en cierta medida, las concepcionescorrespondientes a este modelo suponen unavance con respecto al anterior (implicanaceptar que las sustancias nutritivas puedenser utilizadas en las células), presentan unaserie de contradicciones que justifican suinclusión en la categoría de modelosparcialmente relacionados: considerar que eldestino de las sustancias nutritivas son, enunos casos, los órganos y en otros las células;creer que unos órganos están formados porcélulas y otros no; o afirmar que se produceun doble intercambio de sustancias nutritivasentre la sangre y las células.28A la vista de los resultados (Fig. 6) podemosafirmar que los modelos parcialmenterelacionados se detectan en todos los niveleseducativos investigados, aunque con diferentegrado de representatividad y significación.Mientras que –hasta cierto punto- nos parecelógico que en 6º de EGB el máximo grado derelación entre digestión y circulación se sitúeen el modelo 3.1 (37% del total), nopensamos lo mismo con respecto alporcentaje del estudiante del 8º de EGB y 1ºde BUP encuadrados en el mismo (14% y18%), puesto que en estos niveles se puedeampliar el estudio de la nutrición haciendoreferencia a algunos procesos celulares comola obtención de energía o el crecimiento.

Aunque la existencia de cierta órganos-células, en cuantoal destino de las sustancias nutritivas (modelo3.2), no se halla muy extendida (10% en 8º,18% en 1º de BUP y 22% en 3º de BUP), anuestro juicio, pone de manifiesto que laentrada de nuevas informaciones al estudiarestas nociones se ha traducido en un aumentode vocabulario que, en la mayoría de loscasos, no ha modificado las concepcionesiniciales de las y los estudiantes, al noproducirse un aprendizaje significativo de losnuevos contenidos. De sus explicacionesdecimos la existencia de un obstáculoepistemológico, señalado por autores/as comoDreyfus y Jungwirth (1988), Gagliardi (1988)o Caballer y Jiménez (192): eldesconocimiento de la estructura yfuncionamiento celular de nuestro cuerpo y,en particular, de las relaciones entre losprocesos a nivel anatómico y sus referentes anivel celular.3. Modelos relacionadosConstituyen una relación adecuada entredigestión y circulación, a nivel que se harealizado la investigación (Fig. 1),independientemente de que en los cursos másavanzados se posea un mejor conocimiento delas mismas. Dentro de esta categoría sepueden diferenciar dos modelos, en función decual sea el destino de las sustancias nutritivas(Fig. 4):Modelo 4.1Las concepciones correspondientes a estemodelo coinciden en señalar el papel de lasangre como medio de relación entreprocesos: recoge las sustancias nutritivasprocedentes de la digestión y las transportahacia las células, en donde serán utilizadaspara la realización de determinadas funciones(crecer, estar fuertes…).Probablemente como consecuencia de unconocimiento incompleto de la estructura yorganización celular de nuestro cuerpo, losalumnos y las alumnas encuadrados en estemodelo afirman que determinados órganos(pulmones, corazón, huesos….) no necesitannutrientes para realizar sus funciones (Fig. 5).Modelo 4.2Supone cierto grado de progresión conrespecto al modelo anterior, al entender quetodos los órganos están formados por célulasy que los nutrientes obtenidos mediante ladigestión de los alimentos son necesarios parael desarrollo de procesos que estánrelacionados con la nutrición humana, loscuales son imprescindibles –a su vez- para elfuncionamiento de los órganos.Como cabría esperar a priori, el mayor gradode relación entre los procesos objeto de29

análisis se produce en 3º de BUP (70%globalmente) y, en menor medida, en 8º deEGB (43%) y 1º de BUP (49%), tal y como sedesprende de la figura 6. Los resultados enestos últimos niveles pueden ser interpretadosen dos sentidos: si bien tienen de positivo quealrededor de la mitad de la muestra poseanun conocimiento adecuado de las relacionesdigestión/circulación, por el contrario,muestran que no se produce progresiónconceptual entre ambos niveles, a pesar delestudio de la nutrición humana incluyendolecciones específicas sobre el conocimiento dela célula (estructura y funciones).Abundando en el análisis de estos datos,constatamos que es significativamente menorel porcentaje de estudiantes encuadrados enel modelo más avanzado, como consecuenciade las dudas existentes en torno a si eldestino de las sustancias nutritivas quetransporta la sangre son todos los órganos ouna parte de ellos. En ese sentido, resultaesclarecedor comprobar (Fig. 5) cómo lasmayores discrepancias se producen enrelación con una serie de órganos que realizanfunciones muy específicas (pulmones,corazón…) o bien con aquéllos queaparentemente no realizan ninguna actividad(huesos), admitiendo –por el contrario- quelos órganos más relacionados con elmovimiento corporal (músculos), o que seconsideran más importantes para elorganismo (cerebro), precisan sustanciasnutritivas para su funcionamiento.Modelos no relacionadosLos cinco modelos pertenecientes a estacategoría (Fig. 7 y 8) tienen en común noidentificar la respiración como un procesocelular y, por consiguiente, no relacionarcorrectamente el papel de la sangre comomedio de transporte del oxígeno desde lospulmones a las células y del dióxido decarbono desde éstas hasta el aparatorespiratorio. Dichos modelos, clasificados demenor a mayor grado de relación ydiferenciación conceptual, presentan lassiguientes características:Modelo 1Supone considerar la respiración como unproceso que tiene lugar en los pulmones,mediante la entrada de oxígeno y la salida dedióxido de carbono. La existencia de estemodelo incluye concepciones como lassiguientes: a) el aire que entra a los pulmonescontiene solamente oxígeno, gas necesariopara vivir; b) el aire que aspiramos sólocontiene dióxido de carbono (que se origina apartir del oxígeno o es el mismo que entró alinspirar); c) la sangre no transporta oxígenoni dióxido de carbono (este último es tóxico).Así como en 8º de EGB y 1º de BUP estosúltimos resultados, coincidentes, por otraparte, con trabajos como los de Caballer yJiménez (1992, 1993) sobre la célula, puedenexplicarse por la falta de consolidación dedeterminados conceptos, no pensamos lomismo con respecto a los de 3º de BUP,teniendo en cuenta que se trata deestudiantes que han cursado biología yquímica con un elevado grado dediferenciación conceptual.4. Modelos de relación entre respiracióny circulación sanguíneaTal vez como consecuencia de las dificultadesque plantea la comprensión del procesorespiratorio y su relación con la circulaciónsanguínea, la investigación ha puesto demanifiesto la existencia de una amplia gamade modelos conceptuales (nueve en total)que, no obstante, se pueden agrupar en tornoa las tres categorías establecidas en elapartado anterior: no relacionados,parcialmente relacionados y relacionados.30

Figura 7Modelos respiración/circulación (no relacionados 1)AireAireCO 2O 2 CO 2O 2CO 2PulmonesPulmonesAireO 2Modelo 2.1O 2CO 2O 2 CO 2Sistema circulatorioSistema circulatorioPulmonesÓrganosÓrganosCélulasCélulasModelo 1Modelo 2.231

Figura 8Modelos respiración/circulación (no relacionados 2) y parcialmente relacionados.AireAireAireO 2 CO 2O 2CO 2O 2CO 2PulmonesPulmonesPulmonesO 2CO 2O 2 CO 2O 2Sistema circulatorioSistema circulatorioSistema circulatorio¿?O 2 O 2ÓrganosO 2 ¿?CO 2ÓrganosO 2 CO 2Algunos ÓrganosO 2 ¿? O 2O 2 ¿? O 2CélulasCélulasCélulasModelo 3.1Modelo 3.1Modelo 432

Modelo 2.1Aunque los alumnos y alumnas encuadradosen este modelo admiten que la sangre puedatransportar oxígeno, entienden la respiracióncomo un proceso principalmente pulmonar yatribuyen al sistema circulatorio un papelsecundario: a) la sangre transporta oxígenopero éste no sale de los vasos sanguíneos(sólo circula), por tanto, se desconoce sudestino y utilidad; b) la sangre no transportadióxido de carbono, ya que dicho gas seorigina en los pulmones.Esta aparente contradicción no es tal para lasy los estudiantes, como se comprueba através de sus explicaciones:Profesor. ¿En qué consiste la respiración?Alumno (8º de EGB). Cuando inspiramos,tomamos oxígeno y, cuando espiramos,expulsamos dióxido de carbono.P. ¿Para qué necesitamos el oxígeno del aire?A. Lo necesitan los pulmones para respirar. Sino fuese así nos moriríamos.P. Además de los pulmones, ¿qué otrosórganos necesitan oxígeno?A. No lo sé. Creo que solamente lo necesitanlos pulmones.P. Antes me has dicho que la sangretransporta sustancias nutritivas por todo elcuerpo; ¿lleva también oxígeno y dióxido decarbono?A. Oxígeno sí, pero dióxido de carbono noporque como es tóxico nos moriríamos.P. Cuando la sangre llega a órganos como losmúsculos, ¿qué ocurre con el oxígeno quetransporta?A. No lo sé.P. Quiero decir, si el oxígeno sale de lasarterias y es utilizado en los músculos.A. No, el oxígeno recorre el cuerpo pero nopuede salir de las venas.P. Entonces, ¿Cómo es posible que losmúsculos funcionen?A. Porque tomamos alimentos como la leche ola carne, que nos dan mucha energía.Modelo 2.2SE diferencia del modelo anterior en cuanto alorigen del dióxido de carbono: aunque lamayor parte de dicho gas se produce en lospulmones (o es el mismo que entró alinspirar), se admite que la sangre lotransporta. No obstante, ello no implicaentender su relación con los procesos denutrición (se afirma que se origina en losórganos, el corazón o la propia sangre), sinoque –probablemente- constituya un ejemplode la de nuevasinformaciones que no han sido comprendidassuficientemente.Modelo 3.1Junto con el modelo siguiente, supone unimportante avance con respecto a losanteriores. En él se considera que el oxígenoque transporta la sangre sale de los vasossanguíneos y va a las células. Sin embargo,consideramos que no se establecen relacionesadecuadas entre respiración y circulación,como se deduce de explicaciones de las y losestudiantes que afirman que el oxígeno esnecesario sobre todo en los pulmones ocuando se refieren a un doble intercambio dedicho gas entre la sangre y las células:Profesor. Supongamos que la sangre quecircula por estos vasos sanguíneos (señala lamuñeca de un brazo) ha llegado a la mano.¿Qué sustancias de las que transporta lasangre son necesarias para el funcionamientode los dedos?Alumna (1º de BUP). Los dedos necesitanglucosa, proteínas, vitaminas y oxígeno.P. Pero ¿cómo utilizan esas sustancias?A. En las células.P. ¿Cómo?A. Sé que lo estudió el año pasado, pero nome acuerdo.P. Una vez que las células realizan susfunciones (aunque no te acuerdes cuáles son?,¿se producen algunas sustancias de desecho?A. Sí. Creo que las células producenvitaminas, oxígeno y otros desperdicios quepasan a la sangre para poderlos expulsar.P. ¿No habías dicho que el oxígeno se obtieneen los pulmones?A. La mayoría se produce en los pulmones,pero una parte va a las células para quepuedan realizar sus funciones.P. Entonces, ¿en qué quedamos?: ¿el oxígenopasa de la sangre a las células o de las célulasa la sangre?A. El oxígeno va a las células, pero ellastambién dan oxígeno a la sangre.33

En relación con el dióxido de carbono, dichosestudiantes consideran que se origina en lospulmones, por lo que, en conjunto, se trata deun modelo básicamente pulmonar.Modelo 3.2Se diferencia del modelo anterior únicamenteen cuanto al origen del dióxido de carbono,admitiendo que, aunque la mayor parte dedicho gas se obtiene en los pulmones,también se produce en los órganos, el corazóno la propia sangre.Con excepción de 3º de BUP, una ampliamayoría de alumnos y alumnas pertenecientesa los diferentes niveles educativos explorados(Fig. 11) poseen concepciones encuadrablesen lo que hemos denominado modelos norelacionados (considerados globalmente: 92%en 6º de EGB, 67% en 8º de EGB y 85% en1º de BUP. No obstante, comprobamos ciertasvariaciones de unos niveles a otros:- En 6º de EGB predominan los modelosmenos avanzados, constatándose dos tiposde concepciones: a) considerar larespiración como un proceso básicamentepulmonar, minimizando el papel de la sangreen el transporte de gases (modelo 2.1); b)admitir que la sangre transporta oxígenohacia las células, pero desconociendo suutilidad y afirmar que el dióxido de carbonose origina en los pulmones. En ambos casosse pone de manifiesto que la enseñanza nomodifica –sustancialmente- la creencia deque la respiración se realiza en lospulmones, obteniéndose (a lo sumo) nuevasinformaciones que no han sido incorporadasal núcleo central de sus concepcionesiniciales.- En 8º de EGB y 1º de BUP, con resultadossimilares, se produce cierta progresión haciamodelos no relacionados más avanzados(3.1 y 3.2), aunque subsisten concepcionespropias de niveles anteriores (un tercio dealumnos en modelos 2.1 y 2.2). Sinembargo, tampoco en este caso, dichosavances suponen establecer relacionesadecuadas entre respiración y circulación,concretándose –principalmente- en laelaboración de concepciones incompletas (lasangre transporta oxígeno hacia las células ydióxido de carbono hasta los pulmones) y laaparición de nuevos errores conceptuales(las células producen oxígeno; el dióxido decarbono se origina en los pulmones, algunosórganos o el corazón; etc.)Estos resultados ponen de manifiesto lasdificultades que encuentran y los estudiantespara comprender los aspectos esenciales delproceso respiratorio y su relación con elsistema circulatorio, cuestión que ha sidoseñalada en investigaciones como las deArnaudin y Mintzes (1985), García Zaforas(1991) y Pérez de Eulate (1992). Enparticular, hay que destacar el escasoaprendizaje que realizan los alumnos yalumnas de 8º de EGB y 1º de BUP, así comola falta de progresión entre dichos niveles, portratarse de nociones básicas que sonabordadas con cierto grado de profundidad.34

Figura 9Modelos respiración/circulación (relacionados)AireAireO 2 CO 2O 2 CO 2PulmonesPulmonesO 2 CO 2O 2 CO 22Sistema circulatorioSistema circulatorioO 2 CO 2O 2 CO 2Algunos ÓrganosAlguno ÓrganosO 2 CO 2O 2 CO 2CélulasCélulasModelo 5.1Modelo 5.235

5. Modelos parcialmente relacionadosEn este grupo incluimos un modelo cuyasconcepciones sobre las relaciones entrerespiración y circulación tienen en comúnsituar el proceso respiratorio en los órganos(Fig. 8): considerar que las sustanciasnutritivas y el oxígeno son llevados a losdiferentes órganos de nuestro cuerpo, que enellos son utilizadas para realizar las funcionesvitales, y que –como consecuencia de dichosprocesos- se obtiene dióxido de carbono.Evidentemente, esta forma de entender larespiración supone una visión incompleta desu relación con la nutrición humana, aldesconocer que dicho proceso tiene lugar enlas células.Aunque se trata de un modelo con escasarepresentación en los niveles investigados, suexistencia pone de manifiesto que algunosalumnos y alumnas simplifican los procesos denutrición (en este caso, las relacionesrespiración/circulación) situándolos en losórganos como consecuencia deldesconocimiento de la estructura yorganización celular del cuerpo humano.A nuestro juicio, este modelo podría constituirun nivel intermedio adecuado para cursoscomo 6º de EGB e incluso 8º de EGB, encalidad de paso previo al estudio de losprocesos celulares en cursos posteriores. Porel contrario, la introducción prematura denociones de tanta complejidad en EGB traecomo consecuencia la elaboración deconcepciones alternativas y una escasarelación entre los procesos objeto de estudio,tal y como acabamos de señalar.Modelos relacionadosSe incluyen en este tipo de modelos aquellasconcepciones que relacionan correctamenterespiración y circulación, al nivel elementalcon que se ha planteado esta investigación(Fig. 1). Es decir, hay que entender que elproceso respiratorio tiene lugar en las célulasy atribuir al sistema circulatorio el papel detransporte de oxígeno desde los pulmoneshacia las células, y del dióxido de carbono(producido como desecho en el transcurso dedicho proceso), desde éstas hasta lospulmones.Como en el caso de los modelosdigestión/circulación, algunas respuestas delos alumnos y las alumnas permitendiferenciar dos submodelos (Fig. 9) en funciónde que sitúen la respiración en todos losórganos (modelo 5.2) o sólo en una parte deellos (modelo 5.1).Solamente encontramos este tipo de modelosen 8º de EGB, 1º de BUP y 3º de BUP (Fig.11). Mientras que en los dos primeros resultaminoritario el porcentaje de alumnos yalumnas que establecen relaciones adecuadasentre respiración y circulación (21% y 8%,respectivamente), este tipo de modelos seencuentra ampliamente extendido en 3º deBUP (69% si consideramos ambos modelosglobalmente).Los resultados correspondientes a 8º de EGB y1º de BUP confirman argumentacionesrealizadas en apartados anteriores, en elsentido de que existe una escasacorrespondencia entre las previsiones de laenseñanza (tal y como aparece en el currículoy los libros de texto) y el aprendizaje quelogran los alumnos y alumnas.Por otra parte, aunque los resultados de 3º deBUP nos parecen lógicos, dado el nivelelemental con que se ha planteado estainvestigación, creemos que deben serrelativizados, por tres razones:a) Casi una tercera parte de la muestra seencuentra en modelos no relacionados(aunque se trata del más avanzado) oparcialmente relacionados. Muestran, portanto, concepciones alternativas propiasde niveles inferiores.b) Solamente el 17% del total se agrupa enel modelo relacionado más avanzado(5.2), mientras que un 50% presentaalgunas dudas con respecto al destino deloxígeno que transporta la sangre. Comose desprende de la figura 10, unporcentaje elevado de estudiantes afirmaque órganos como los huesos, dedos,riñones o estómago no necesitan oxígenopara desempeñar sus funciones.c) A través de algunas respuestas de las ylos estudiantes, constatamos erroresimportantes, como desconocer en quéorgánulos celulares tiene lugar larespiración celular y qué sustancias sonnecesarias para ello.Profesor. ¿En qué consiste la respiración?Alumno. La respiración es un proceso que seproduce en todas las células de nuestrocuerpo y nos sirve para obtener energía.P. ¿En qué partes de la célula tiene lugar?A. Yo creo que en los ribosomas.37

P. Además del oxígeno, ¿qué otras sustanciasnecesarias?A. Por ejemplo, glucosa.P. En los casos en que no se dispone de estasustancia, ¿qué otros nutrientes pueden serutilizados?A. Por ejemplo vitaminas, proteínas yaminoácidos.Aunque nuestro propósito no haya sidoanalizar en profundidad las ideas de estosalumnos, los resultados nos deben hacerreflexionar sobre la idoneidad de los métodosde enseñanza habituales para modificarconcepciones erróneas y propiciaraprendizajes significativos.CONCLUSIONESComo hemos puesto de manifiesto a lo largode este artículo, buena parte de lasconcepciones de los alumnos y alumnas sobreaspectos específicos de los diferentes procesosimplicados en la nutrición humana (digestión,respiración, circulación...) se encuentranorganizados en su estructura conceptual,llegando a constituir verdaderos esquemas oteorías (modelos conceptuales), a partir de loscuales podemos interpretar dichasconcepciones. Por otra parte, si –como hemosseñalado- estos modelos suponen el bagajeconceptual con que los estudiantes afrontan elaprendizaje de nuevas nociones, suconocimiento resulta de gran utilidad para laplanificación de la enseñanza.Los resultados obtenidos han puesto demanifiesto el predominio de modelosconceptuales no relacionados o parcialmenterelacionados, caracterizados por no identificaradecuadamente el papel del sistemacirculatorio con los procesos de digestión yrespiración.. No obstante, encontramosdiferencias significativas al comparar lacomprensión de las relacionesdigestión/circulación con las derespiración/circulación: mientras en el primergrupo se constata cierto conocimiento en lamayoría de los cursos investigados, lacomprensión de las relaciones entrerespiración y circulación resulta,mucho másproblemática, incluso en niveles superiores.Comparando los datos relativos a losdiferentes niveles educativos, podemosafirmar que, si bien se aprecian ciertasdiferencias entre 6º y 8º de EGB o de 3º deBUP con el resto de los niveles, no existeprogresión importante entre 1º de BUP y 8ºde EGB (en algunos casos constatamos unretroceso), a pesar de que dichos estudianteshayan profundizado en el estudio de lanutrición humana. Si además tenemos encuenta las precisiones realizadas al referirnosa los resultado sen 3º de BUP, podemosconcluir que la enseñanza habitual nocontribuye, de manera efectiva, a que losalumnos reestructuren sus concepcionesiniciales, desarrollando modelos relacionadosque sean acordes con el conocimientocientífico.Sin pretender realizar un análisis exhaustivode las causas que motivan los resultadoscomentados, podemos señalar una serie defactores que, entre otros, pueden estar en labase los mismos:a) De acuerdo con argumentaciones como lasde Driver, Guesne y Tiberghien (1985), elrazonamiento infantil presenta ciertosrasgos diferenciales (pensamiento dirigidopor la percepción, enfoque limitado,causalidad lineal y simple, etc.) que, anuestro juicio, dificultan la elaboración demodelos relacionados. Por otra parte, sicomo señalan Pozo, Gómez Crespo, Limóny Sanz Serrano (1991), las característicasde las teorías implícitas de los alumnos ylas alumnas difieren claramente del modoen que se estructuran las teoríascientíficas, parece lógico que la enseñanzahabitual no produzca un acercamientosuficiente entre ambas, prevaleciéndolasteorías personales que, a lo sumo, sufrenpequeñas reestructuraciones que nomodifican sustancialmente sus elementosesenciales.b) El análisis del currículo y los libros detexto (Núñez, 1994) pone de manifiestoque la enseñanza de la nutrición humanaadolece de una serie de deficiencias, enparte indicadas por Del Carmen (1993),entre las cuales podríamos citar: ausenciade una visión global de lo que se estáenseñando (es decir, no se fomenta elaprendizaje de conceptos básicos ygenerales), falta de progresión en loscontenidos (no se suele establecer ungrado de diferenciación adecuado enfunción del nivel educativo de que setrate), escasa relación entre los contenidosque se enseñan (la enseñanza de lanutrición se efectúa de formacompartimentada y sesgada, estudiandocada proceso por separado y prestandomás atención a los detalles específicos queal establecimiento de relaciones entreellos) o planificación de la enseñanza sin38

tener en cuenta los conocimientos previosde los alumnos y alumnas a que se dirige.c) Aspectos socioculturales, como lainfluencia del entorno familiar de losalumnos o el papel de los medios decomunicación pueden determinar laelaboración de concepciones alternativasque difieren claramente del conocimientocientífico. En este sentido se expresanautores como Solomon (1987), Driver(1989) o Llorens, De Jaime yLlopis (1989),indicando el papel del lenguaje en elaprendizaje de conceptos.A partir de las argumentaciones realizadas,parece evidente que el estudio de la nutriciónprecisa de un diseño conceptual y un enfoquedidáctico diferentes de los que se vienenrealizando tradicionalmente. En esta línea, seha elaborado una propuesta didáctica quecontempla el diseño conceptual de la nutriciónhumana de manera global e integrada, a lavez que plantea su enseñanza siguiendo unasecuencia acorde con el constructivismoorientado a la consecución del cambioconceptual (Driver, 1988; Posner, Strike,Hewson y Gertzog, 1982, entre otros).Los resultados obtenidos como consecuenciade supuesta en práctica en aulas de 8º deEGB muestran que una amplia mayoría de lasy los estudiantes participantes en nuestraintervención didáctica establecen relacionesadecuadas entre los diversos procesos denutrición, adquiriendo, al mismo tiempo, unavisión global e integrada de dicha función. Enun próximo trabajo daremos cuenta de lascaracterísticas de la propuesta didáctica yofreceremos una mayor concreción de estosresultados.39

40ANEXO I

SOY EL TORRENTESANGUÍNEO DE JUAN *Lo que ocurre en el interior de los 120 000 kmde mi intrincada red de conductos determina,más que nada, el estado de salud o deenfermedad de Juan.J. D. RatcliffTodo en mí es de enormes proporciones. Soyun sistema de transporte de 120 000kilómetros, distancia superior al recorrido decualquier línea aérea mundial. Recojo labasura y sirvo de mensajero a sesentabillones de clientes, o sea, 13 500 veces elnúmero de seres humanos que pueblan elplaneta. Mi clientela está integrada por lascélulas del organismo de Juan. 16 Yo arrastrosus desechos y les llevo los elementosesenciales para la vida. Soy el torrentesanguíneo de Juan.Él suele imaginarme como un río de perezosacorriente, pues no parece advertir la frenéticaactividad que hay en mí en todo momento. Enel segundo que transcurre durante unparpadeo, 1 200 000 glóbulos rojos míosconcluyen su ciclo vital de 120 días ysucumben, En ese mismo segundo la médulaósea de Juan, principalmente la de suscostillas, huesos craneales y vértebras,produce un número igual de eritrocitos. En eltiempo que dura la vida humana, los huesosllegan a producir una media tonelada deglóbulos rojos. En su corta existencia, cadauna de estas células hace unos 75 000 viajesde ida y vuelta desde el corazón de Juan hastaotras regiones de su organismo.¿Cómo llevo a cabo mi recorrido por todo elcuerpo? El corazón es la bomba principal queme impulsa, y yo diría que no muyeficazmente en cuanto a mover mi masa. Sufuerza impelente obra a intervalos ycorresponde a las grandes arterias regular miflujo expandiéndose a cada contraccióncardiaca y estrechándose en las pausas entredos contracciones consecutivas, para que yollegue como corriente continua hasta lasregiones más alejadas. Cuando la sangre va aregresar por las venas hasta el corazón, supresión ha disminuido casi hasta cero. En* En Selecciones del Reader’s Digest, febrero, 1983,pp.126-128.16 Juan es un hombre común y corriente de 47 años deedad. En números anteriores de Selecciones ya hanhablado de sí mismos varios órganos de su cuerpo.tales condiciones, de no intervenir otra fuerza,la sangre no regresaría.Sin embargo, sigo desplazándome en sentidocontrario, desde los dedos de los pies hasta elcorazón, gracias a ciertos músculos que noforman parte del aparato circulatorio. Estoparecerá extraño, pero así es: al contraerselos músculos de las piernas de Juan, oprimenlas venas y hacen subir la sangre (las válvulassituadas a trechos regulares en el interior delas venas impiden el reflujo o retroceso de mimasa líquida). Ello explica que andar sea unexcelente ejercicio para estimular lacirculación. (Cuando las válvulas no cierranbien, las venas se pueden obstruir con sangrecoagulada. Al dilatarse demasiado, la vena sevuelve varicosa, alteración casi siempredolorosa y que causa muchas molestias).La sangre que circula por mi intrincadosistema de conductos constafundamentalmente de glóbulos rojos(llamados también eritrocitos y hematíes),plaquetas y una gran variedad decomponentes solubles, como el colesterol, elazúcar, las sales minerales, las enzimas y lasgrasas; todos estos componentes estáninmersos y flotan en un líquido: el plasmasanguíneo. Para asegurar el volumenadecuado y la tensión sanguínea normal, debomantener siempre la liquidez adecuada. Ypara no exponerme a ningún riesgo alrespecto, recibo virtualmente toda el agua queingiere Juan; los excesos se eliminan por laorina, el sudor y el aire expelido en larespiración. Cuando escasea el agua ingerida,retengo hasta la última gota y pido auxiliourgente. Por esta razón, los heridos gravessuplican que les den de beber.Todo el mundo ha oído hablar de losprincipales grupos sanguíneos: A, B, AB y O.Pero contengo además una gran variedad defactores diversos (M, N, P, Rh, etcétera) ycontinuamente se descubren otros. Cada díaresulta más evidente la posibilidad de que lasangre de Juan sea tan personal ycaracterística como sus huellas dactilares;parece que no existen dos sangrescompletamente iguales. En realidad, seríaposible tomar una muestra de sangre de todoslos espectadores de un gran estadio y, un añodespués, al repetirles la prueba, volver asentar a cada uno en el mismo asiento quehabía ocupado antes, según las característicaspersonales de su composición sanguínea.En mi labor primordial de distribuir oxígeno yelementos nutricios a las células, medesempeño de manera semejante a unsistema urbano de aprovisionamiento de agua41

potable. El corazón funciona como una bombaaspirante e impelente que hace llegar lasangre hacia las arterias, cuyo calibre vadisminuyendo gradualmente hasta los vasoscapilares. En esta enmarañada red, queconecta las arterias con las venas, es donderealmente cumplo mis funciones.Los capilares son tan angostos que, al llegar aellos, los glóbulos rojos tienen que ponerse“en fila india” para poder pasar, y enocasiones hasta se deforman. Pero en elsegundo que aproximadamente tardan enhacerlo, se produce un verdadero torbellino deactividad. Ocurre algo semejante a ladescarga de un camión de mercancías que sevuelve a carga inmediatamente con objetos yainútiles. Lo más importante de lo que sedescarga es, desde luego, el oxígeno; elbióxido de carbono que resulta de lascombustiones celulares constituye el principalproducto de desecho que hay que transportarrumbo a su eliminación final.Pero es asombrosa la variedad de las demássustancias que hay que llevar hasta lostejidos. Sólo que las necesidades de lascélulas de los diferentes tejidos no son, deninguna manera, las mismas. Unas necesitanuna pizca de cobalto; otras, ciertas salesminerales, vitaminas, hormonas, glucosa,grasas, aminoácidos o simplemente agua.Cuando Juan hace ejercicio corporal,aumentan enormemente las cantidades detodos estos productos que necesitan sustejidos. La piel se le enrojece, signo de que loscapilares funcionan al máximo. Durante elsueño, las exigencias celulares de elementosnutritivos se reducen al mínimo y más delnoventa por ciento de los capilares dejan defuncionar.La salud de Juan depende, en último término,del perfecto estado de sus capilares. Él estáconvencido de que respira con los pulmones,come con la boca y absorbe los alimentos conel intestino. En realidad, todas esas funcioneslas desempeñan sus capilares. Por ello, sumédico observa atentamente con eloftalmoscopio el fondo del ojo cada vez que lehace un reconocimiento, pues la retina es elúnico lugar del organismo donde los capilaresson claramente visibles. Si los ve obstruidos ydilatados, esa alteración sería signo de que lasalud de Juan ha decaído.Para ahorrar a Juan cualquier trastorno, vivocon la constante preocupación de nodesviarme de la normalidad. Si me entero dealguna pérdida de sangre, ya sea por unacortadura leve o por lesión de arma de fuego,inmediatamente envío hasta la herida mis42plaquetas. En unos segundos estos elementostapan temporalmente la brecha. Al mismotiempo, movilizo otras defensas másvigorosas. La fibrina es una sustancia esencialpara cerrar las heridas. De ordinario no estápresente en la sangre, pues podría obstruircon coágulos las arterias y causar la muertecasi instantáneamente. Pero siempre tengo amano las materias primas necesarias para laproducción de fibrina y llevo también lasenzimas indispensables para hacer laoperación química que las transforma en dichasustancia. Puedo hacer que se inicie esteproceso en unos cuantos segundos. Despuésde que la situación de urgencia ha quedadosuperada, dispongo del tiempo necesario paraaportar las materias primas que se precisan afin de tapar definitivamente la brecha.Toda solución de continuidad en mi sistema deconductos representa para mí un grave estadode urgencia, pero una amenaza mayor aúnson los intrusos de todo tipo, como el virus dela gripe, los granos de polen, las astillas yotros muchos que forman una listainterminable. Sin embargo, cuento con armas,llamadas anticuerpo, contra más de un millónde esta clase de invasores; cada anticuerpopuede atacar a uno, y solamente a uno, deestos enemigos. Es como disponer de unafuerza policial de un millón de hombres, cadauno de los cuales está especializado en ciertodelito.La propiedad más notable de mis anticuerposacaso sea su memoria. Aunque Juan no seacuerda ya de las paperas que tuvo a los seisaños de edad, mis anticuerpos contra esevirus específico si las recuerdan, no obstantelos 41 años transcurridos. Si algunaspartículas del virus de esta enfermedadllegaran a penetrar en el organismo de Juan,esos anticuerpos las destruiránpersiguiéndolas como el lebrel a la liebre.Claro que él no se percata de que en suinterior se está librando una lucha a muerte.Una vez que han perecido, otros elementoscelulares blancos, los fagocitos, se apresurana devorar los restos de ambos. Soy muyescrupuloso en cuanto a limpieza y, por ende,en mis dominios nunca tolero cadáveresinsepultos.En el tiempo necesario para leer esta frase, sehabrán incorporado a mí miles de millones deanticuerpos de refresco. Y es que, si nocontara con esa protección, hasta la más leveinfección representaría un peligro mortal paraJuan.Teniendo en cuenta lo riguroso de misnecesidades, no es extraño que sea yo víctima

de un sinnúmero de padecimientos. Alacumularse el calcio en las arterias, puedenendurecerse hasta adquirir la consistencia deuna tubería de barro. Además, la grase dedeposita en sus paredes y llega a ocluir la luzde los vasos. De esta alteración puedenderivar muchas calamidades: desde lagangrena en los dedos del pie hasta un ataquede apoplejía o un síncope cardíaco mortal. Simi contenido de azúcar (glucosa) aumentaraexcesivamente, Juan sería diabético, y si seredujera a concentraciones muy bajas, lesobrevendría hipoglucemia, con palpitaciones,palidez, sudoración, vértigo y debilidadgeneral.La escasez o la mala conformación de losglóbulos rojos redunda en anemia.Mis glóbulos blancos pueden disminuir muchoen número en el estado patológico llamadoagranulocitosis, capaz de causar la muerte enunos cuantos días si no se detiene la infeccióncausal mediante el empleo de antibióticos.Pero también existe el otro extremo; losleucocitos llegan a aumentar de una cifranormal de 6 000 u 8 000 por milímetro cúbicode sangre hasta 100 000 o más en los casosde leucemia.¿Puede Juan hacer algo para aliviar mi pesadacarga? Sí, mucho. En primer lugar, vigilarse latensión arterial, pues cuando es demasiadoalta me somete a un sobreesfuerzo continuo.Afortunadamente, hay medicamentos eficacespara mantener la tensión a niveles que noentrañan peligro. El ejercicio corporal esabsolutamente imprescindible para que yocircule bien. Otro renglón importante es laalimentación: se ha demostrado que el excesode grasas en la comida acorta la vida.En suma, necesito mucho más cuidado queotros tejidos y órganos. Pero vale la pena estasolicitud especial que hay que dispensarme,pues la buena salud de los demás órganos deJuan depende en gran medida de mí.43

SOY EL PULMÓN DE JUAN *107-111.44J. D. RatcliffUn vistazo al interior de ese delicado órganoesencial, merecedor de un trato másconsiderado que el que suele recibir.Ustedes conocen muchas personassemejantes a Juan. Él tiene 47 años, espróspero y vive feliz con su esposa.Yo soy su pulmón derecho, y me correspondeel privilegio de hablar porque soy algo másgrande que mi compañero, situado en el ladoizquierdo del tórax. Tengo tres lóbulos (ocompartimientos) separados, mientras que elotro sólo tiene dos. Juan se llevaría unasorpresa si me viera, pues piensa que soy unaespecie de vejiga vacía, de color rosa, quecuelga dentro del tórax. Pero no estoy vacío;la realidad es que, si me cortaran, ofrecería elaspecto de una esponja de goma para baño.Además, mi color no es rosado. Lo fue cuandoJuan era muy pequeño. En la actualidad,después de haber consumido un cuarto demillón de cigarrillos y de haberme inflado unosquinientos millones de veces en lacontaminada atmósfera de las ciudades, tengoun feo color gris moteado de negro.En el tórax de Juan hay tres compartimientosseparados y herméticamente cerrados: en unome encuentro yo, en el otro se aloja el pulmónizquierdo y en el último de halla el corazón.Cuelgo holgadamente en mi compartimiento ypeso alrededor de medio kilo.Como no tengo músculos, desempeño unpapel pasivo en los movimientos de larespiración. Hay un vacío parcial en micompartimiento; por consiguiente, cuando sedilata el tórax de Juan, me dilato yo. Cuandoél exhala, yo me desinflo. Se tratasimplemente de un mecanismo de retroceso.Si llegara a ocurrir que la pared del tórax seperforara en un accidente, dejaría de existir elvacío parcial y yo quedaría colgando lacio, sintrabajar, hasta que sanara la herida y sevolviera a hacer el vacío.Veamos más de cerca cómo estoy constituido.La tráquea, que mide unos doce centímetrosde longitud, se divide en la parte inferior endos conductos bronquiales principales: unounido a mí y el otro a mi compañero. Luegocomienzo a ramificarme como un árbolinvertido. Primero en las ramas bronquiales ypor último en los diminutos bronquíolos, que* En Selecciones del Reader’s Digest, abril, 1983, pp.miden un cuarto de milímetro de diámetro.Todos ellos son sencillamente conductos deaire. El verdadero trabajo lo realizo en losalvéolos: los microscópicos sacos de aire quese agrupan como racimos de uvas. Hay en míunos 250 millones de alvéolos que,extendidos, cubrirían con su tejido alrededorde media cancha de tenis.Cada alvéolo está cubierto por una maraña decapilares. El corazón impulsa la sangre haciaun extremo de cada capilar, y los glóbulosrojos, uno por uno, lo recorren más o menosen un segundo. A continuación ocurre algoasombroso. A través de la membrana finísimade la pared capilar, los glóbulos rojosdescargan su desecho de anhídrido carbónicoen mis alvéolos. Simultáneamente toman eloxígeno que entra por el otro extremo. Es unaespecie de tienda de intercambio: por unextremo de los capilares la sangre entra decolor azulado y por el otro sale de un vivocolor rojo cereza.Los órganos más importantes de Juan –sobretodo, el corazón- funcionan por controlautomático. Lo mismo ocurre conmigo lamayor parte del tiempo, aunque tambiénestoy sujeto al control voluntario de mi amo.De niño, cuando Juan hacía berrinches, enocasiones contenía la respiración hastaponerse un poco morado. Su madre sepreocupaba, aunque sin razón, pues muchoantes de que sufriera verdaderos perjuicios, larespiración automática se hubiera hecho cargoy el pequeño habría comenzado a respirar,aunque no quisiera.La acción automática de mis funcionesrespiratorias está regulada por el bulboraquídeo –la protuberancia donde la médulaespinal se inserta en el cerebro-, que es undetector químico asombrosamente sensible.Durante el ejercicio enérgico, los músculosconsumen pronto el oxígeno y descargan eldesecho de anhídrido carbónico. Conforme seacumula este gas, la sangre se vuelve un pocoácida. El centro de control de las funcionesrespiratorias detecta esto de manerainstantánea y me envía la orden de quetrabaje más aprisa. Si la acidez aumentademasiado, como ocurre cuando Juan hace unejercicio enérgico, el centro de control meordena que también haga más profunda larespiración: es lo que llamamos “el segundoaliento”.Cuando Juan está sentado necesita unosdieciséis litros de aire cada minuto; en lamarcha, necesita unos veinticuatro; en lacarrera, unos cincuenta. Recostadotranquilamente en la cama, necesita unos

ocho litros de aire cada minuto. Parainhalarlos respira unas dieciséis veces porminuto, es decir, inhala poco menos de mediolitro de aire cada vez que respira. (Yo puedorecibir ocho veces esa cantidad, que sólo meinfla en parte). Sin embargo, no todo esemedio litro de aire me llega a mí; un tercio seescapa sin rumbo fijo por la tráquea y otrosconductos.El aire que necesito me debe llegar poco máso menos tan húmedo y cálido como el de unamarisma tropical. Para producir ese aire tanespecial en el trayecto de unos cuantoscentímetros, se requiere todo un complicadosistema. Las mismas glándulas lagrimales queconstantemente bañan los ojos de Juan, juntocon otras glándulas que vierten secrecionesmucosas en la nariz y en la garganta,producen hasta medio litro de líquido por díapara humedecer el aire que recibo. A lo largode la mucosa de esos mismos conductos, losvasos sanguíneos –que en los días fríos sedilatan y en los cálidos se constriñen- realizanla labor de calentamiento.Hay una lista casi interminable de cosas queme pueden causar dificultades. Cada día Juaninhala toda clase de bacterias y virus. Lalisozima, poderosa enzima antimicrobianaexistente en la nariz y la garganta, destruye acasi todos ellos. Y, por lo general,, puedocombatir a los demás que llegan a penetrarhasta mis oscuros, cálidos y húmedosconductos, que constituyen un excelente cotode caza de microbios. Los fagocitos quevigilan en mis conductos envuelven a losinvasores y los engullen.Desde luego, el aire contaminado es mi mayorenemigo. Los demás órganos vivenprotegidos; sin embargo, para lasconsecuencias reales, daría lo mismo que yoestuviese afuera del cuerpo de Juan, expuestoa los peligros del ambiente y a sus impurezas.Aunque no lo parezca, soy muy delicado, y esasombroso que pueda sobrevivir siquiera,obligado como estoy a sufrir la presencia decompuestos como el anhídrido sulfuroso, elbenzopireno, el plomo, el bióxido denitrógeno. Como algunos pueden fundirinclusive medias de nailon, podrán ustedesimaginar qué efectos surten en mí.El proceso mediante el cual se purifica el aireque recibo comienza con los pelillos de lanariz, que detienen las grandes partículas depolvo. Una película adherente de materiamucosa, en la nariz, la garganta y losbronquios, actúa en forma semejante a la delpapel matamoscas para atrapar las partículasmás pequeñas de polvo. Y por último, la laborde limpieza propiamente dicha la realizan loscilios: pelillos microscópicos que cubren, encantidad de decenas de millones, todos misconductos respiratorios. Como trigo al viento,los cilios se agitan hacia atrás y adelantecerca de doce veces por segundo. Moviéndosehacia arriba, empujan los desechos hacia lagarganta, donde pueden ser deglutidos porJuan.Si Juan pudiera observar mis cilios almicroscopio, vería que cuando se les arrojahumo de cigarrillo o aire muy contaminado,dejan de agitarse y se paralizan durante algúntiempo. De continuar esta irritación por unperíodo largo, los cilios se debilitan y mueren,sin que los puedan reemplazar.A los treinta años de fumador, Juan haperdido casi todos los cilios, y las membranasde los conductos que segregan materiamucosa han aumentado tres veces su espesornormal. Él no lo sabe, pero corre el peligro desofocarse. Si cae en mis sacos de airedemasiada materia mucosa, la respiracióncesa tal como si hubieran penetrado en lospulmones varios litros de agua. Lo único quelo salva de ese riesgo es su ruidosa tos defumador, que ha pasado a suplir la silenciosafunción de los cilios. Juan debe tener presenteque este es el único mecanismo de limpiezaque me queda, y deberá guardarse de tomarmedicamentos para combatir la tos.La mayor parte del tiempo Juan me exige queinhale verdaderos desperdicios. Algunaspartículas obstruyen mis conductos máspequeños, y otras queman mis tejidos. Lasfrágiles paredes de mis alvéolos pierdenelasticidad y no se desinflan como es debidocuando exhalo. (Por eso les es posible inhalar,mas no exhalar). El anhídrido carbónico quedaretenido en los alvéolos, que dejan deproporcionar oxígeno a la sangre y de tomarlos desechos de anhídrido carbónico. Asísobreviene el enfisema pulmonar, espantosopadecimiento en que cada respiraciónconstituye una lucha para sobrevivir.Aunque Juan no lo sabe, varios millones dealvéolos míos se hallan en esta situación.Como su capacidad pulmonar es unas ochoveces mayor de lo que necesita para eltrabajo sedentario, todavía le queda unareserva suficiente. Sin embargo, a últimasfechas se ha percatado de que incluso unesfuerzo menor le causa una forma leve desofocación. De esta manera lo estoy poniendosobre aviso.Juan debe tener en cuenta el viejo adagiomédico que advierte: “El que está consciente45

de tener pulmones, es que ya está enfermo”;y debe darme un mejor trato, lo que ante todosignifica un aire de mejor calidad. Lo másimportante, desde luego, es que deje defumar. Pero si es incapaz de renunciar alcigarrillo, puede ayudarme por otros medios.Existe una pequeña máquina que hace circularel aire de la habitación a través de una capade carbón activado –empleado en las caretasde protección contra el gas- y absorbe lassustancias químicas que atacan a mis tejidos.Si él colocara una en su alcoba y otra en laoficina, yo tendría dieciséis horas deprotección cada día.También le aconsejo que haga más ejerciciosy observe un régimen alimenticio másadecuado. Cualquier clase de ejerciciocorporal –subir a pie las escaleras, pasear,salvar distancias a trote lento, practicardeportes- me obliga a respirar con mayorprofundiad, y eso es muy conveniente.Además, hay ejercicios especiales para lasfunciones respiratorias. En condicionesnormales la mejor manera de respirar eshacerlo profundamente, introduciendo en lospulmones mayor cantidad de aire a un ritmomás pausado. Juan podría practicar larespiración abdominal, como lo hacen loscantantes de ópera, que consiste en no inflarel tórax y en dejar caer el diafragma. De estemodo el aire penetra hasta mis alvéolos másrecónditos.Además, sería útil que varias veces al día Juanempleara en mí cierto recurso de limpieza.Cree que con exhalar normalmente yo quedovacío de aire. Pero está equivocado. Que abrala boca y exhale todo el aire que pueda.Luego, que frunza los labios y sople: todavíale quedará bastante aire. Si lo hicierafumando, observaría algo que debería hacerloreflexionar; de sus labios fruncidos saldríahumo que en condiciones normales quedaríaencerrado, estancándose en mi interior.Todo se resume en lo siguiente: en sumayoría los órganos vecinos míos puedensoportar sin queja un trato muy rudo. Pordesgracia, este no es mi caso. La naturalezano me ha dotado de todos los medios deprotección que necesito para vivir en elmundo de hoy. Por eso han adquiridoproporciones de epidemia una serie deenfermedades de los pulmones.¡Presta atención, Juan!46

SOY EL INTESTINO DEJUAN *J. D. RatcliffCierto que a veces me quejo, pero ¿acaso notengo derecho? Juan no hace más que comer(¿y hay que ver lo que come!), mientras yosoy el que trabaja.Soy el patito feo de la anatomía de Juan. 1Otros órganos se hacen notar mucho menosque yo. Siempre estoy recordándole a Juanque existo: con ruidos que lo incomodan,cólicos, exceso de actividad algunas veces ypereza en otras. Soy el tracto intestinal ymido ocho metros de longitud.Juan tiene una idea vaga de mí; piensa quesoy un tubo enrollado dentro de su cuerpo.Pero soy mucho más que eso. Preferiría queme describieran como una complicada fábricatransformadora de alimentos. Juan cree queme alimenta, pero soy yo en realidad quien loalimenta a él. Casi todo lo que come leresultaría tan mortífero como el veneno deuna víbora si pasara directamente a sucorriente sanguínea. Yo hago aceptables losalimentos; los transformo en componentesnormales de su sangre: en nutrimento parasus billones de células, en energía para susmúsculos. Convierto el tocino frito de sudesayuno en ácidos grasos y glicerina.Transformo las proteínas de la chuleta decarnero en aminoácidos. Cambio en glucosalos carbohidratos de su puré de papas. Sinmis poderes químicos, Juan se moriría deinanición aunque comiera hasta la saciedad.Con excepción de la celulosa (de las cáscarasde nuez (sic), de los tallos del apio, etcétera),digiero virtualmente todo lo que Juan come ylo paso en seguida a su corriente sanguínea olinfática. Mis desperdicios finales están enparte compuestos de millones de bacteriasmuertas, de moco lubricante que hesegregado y de restos de alimento que nopuedo absorber.Mi estructura está maravillosamente adaptadaa los procesos de la digestión. En primertérmino, junto al estómago está mi duodeno,que mide veinticinco centímetros de largo; lesigue mi yeyuno, con casi dos metros y mediode longitud y un diámetro de cuatro* En Selecciones del Reader’s Digest, mayo, 1984, pp.21-281 Juan es un hombre común y corriente de 47 años deedad. En números anteriores de Selecciones ya hanhablado de sí mismos varios órganos de su cuerpo.centímetros; luego, tres metros y medio deíleon, que es un poco más delgado; y porúltimo, metro y medio de intestino grueso. Miporción superior está casi totalmente libre demicrobios, pues los fuertes ácidos delestómago los matan a casi todos. Mi porcióninferior, el intestino grueso, aloja unverdadero parque zoológico microbiano, conmás de cincuenta variedades y un contingentetotal que llega a billones de bacterias.Es bien sabido que la digestión empieza en laboca y en el estómago. La boca muele; elestómago bate y revuelve. Desde el estómagome pasa un chorro de alimento a través deuna válvula o compuerta. Un vaso de aguapuede llegarme a los diez minutos de beberla,pero una chuleta de cerdo acaso tarde cuatrohoras. El alimento que el estómago me pasaes muy ácido; si me llegara de repente o encantidad excesiva, dañaría mi recubrimientointerior y neutralizaría la acción de misimportantísimas enzimas digestivas.El problema del ácido lo resuelvo bastantebien. Mi duodeno produce una sustanciallamada secretina, que entra en la corrientesanguínea de Juan y estimula al páncreas paraque produzca instantáneamente su alcalinojugo digestivo. Este jugo (alrededor de un litroal día) se vierte dentro del duodeno ynetraliza los ácidos. Si este proceso fallara,Juan sufriría lo que él llama una úlcera del“estómago”. (En realidad, el 75% de lasúlceras de este tipo se presentan en elduodeno). El jugo pancreático contienetambién tres enzimas principales quedesintegran las proteínas, las grasas y loscarbohidratos para formar los sillares de laconstrucción orgánica.Hay otros fluidos que constantemente sevierten dentro de mí y que tienen diferentesorígenes: dos litros de saliva al día; tres litrosde jugo gástrico que provienen del estómago;bilis procedente del hígado (que desintegra losglóbulos grandes de grasa, convirtiéndolos enmuchas gotitas pequeñas, para que puedanactuar sobre ellas las enzimas pancreáticas);y dos litros de jugo intestinal que vienen deinnumerables glándulas. En total ¡casi ocholitros!A simple vista, las tres porciones del intestinodelgado tienen el interior de aspectoaterciopelado. Sin embargo, el microscopiorevela intrincados dobleces, cavidades yprotuberancias. Si mi pared interior fueratotalmente lisa, tendría solamente mediometro cuadrado de superficie absorbente;pero en realidad tiene más de ocho metroscuadrados. Quizá mis componente más47

importantes son los millones de vellosidades(proyecciones microscópicas en forma dededos que salen de mis paredes). Su funciónes tomar de mi interior el alimento ya digeridoy ponerlo en circulación para que llegue a todoel cuerpo de Juan (las proteínas y loscarbohidratos, por su corriente sanguínea; lasgrasas, por su sistema linfático).En toda su longitud, mis paredes estánrecubiertas de complicados grupos demúsculos. Un grupo produce un movimientode oscilación (mi unión con la pared delabdomen es muy laxa) que bate el alimentocon sus jugos digestivos. Cuando estoytrabajando, hago de diez a quince de estosmovimientos por minuto. Otro grupo muscularproduce una acción ondulante; las ondashacen avanzar varios centímetros micontenido pastoso antes de extinguirse. Mismás de seis metros de intestino delgado noestán nunca en completo reposo.Se requieren de tres a ocho horas para digeriruna comida. Después, dejo pasar el húmedocontenido al intestino grueso, que le extrae elagua y la devuelve a la sangre. Esto es devital importancia. Si Juan perdiera los ocholitros segregados en la producción diaria dejugos digestivos, muy pronto se convertiría enuna momia seca. Una vez recuperada el agua,queda un residuo semisólido que guardo en laparte de mi colon más cercano al recto.En condiciones normales, el proceso deextracción del agua es lento: tarda de doce aveinticuatro horas. Muchas situaciones(tensión nerviosa, medicinas, procesosbacterianos) pueden acelerar mismovimientos, y entonces Juan tendrá diarrea.En otros casos (como son las preocupacionesy la mala alimentación) mi actividad tiende amenguar o a detenerse casi, y entonces Juanpresentará estreñimiento. De estos dostrastornos, la diarrea es más seria, porquepuede llevarlo a una deshidratación grave.Al igual que cualquier otro órgano, estoysujeto al humor bueno o malo de Juan. Lasemociones fuertes pueden detener porcompleto mis movimientos rítmicos. Y por esoa él no le interesa la comida cuando se enoja.Por lo que a mí toca, sería preferible que nocomiera nada hasta que se calmara.Como muchas personas de su edad, Juantiene diverticulosis. Pero no lo sabe. Lo quesucede es que mis paredes se debilitan yforman salientes como burbujas (su tamañopuede ser el de una uva). Estasprotuberancias no importan mucho, a menosque se infecten. En este último caso sepresenta la diverticulitis (la terminación itissignifica inflamación), que, aunque es unpadecimiento raro, puede ser grave.La enteritis es una inflamación de mirecubrimiento interno, causada por virus,bacterias y sustancias químicas. Los síntomasson cólicos, náusea y diarrea. Juan ha tenidoenteritis muchas veces y la llama “catarrointestinal”, pero no hay tal enfermedad.Generalmente la inflamación desaparece conuno o dos días de reposo y dieta blanda.La colitis ulcerativa –úlceras en el interior demi intestino grueso- es otro de mis múltiplesmales. No sé cuál es su causa. Si la ulceraciónes leve, puedo curarme con ayuda del médico;si es extensa, las úlceras pueden perforar micolon y producir hemorragias. Esto no le hasucedido a Juan, pero si le llegara a pasar,tendrían que hacerle una operaciónimportante.Como casi todas las personas, Juan seconsidera muy capacitado para curarse de losestreñimientos ocasionales. Pero yo preferiríaque me dejara en paz. Juan debe tener muypresente que soy un órgano temperamental.Aunque me enfurruñe unos días, no le pasaránada malo: notará una sensacióndesagradable de llenura, pero mis desechosno van a envenenarlo.Ahora que ya no soy joven (como tampocoJuan), no digiero los alimentos con tantaeficiencia como antes. En otro tiempo Juanpodía comer de todo sin que yo protestara;ahora ya no es así. Sin embargo, no le pidoque se sacrifique a una dieta.Pero nos entenderíamos mejor si Juanobservara siquiera algunas reglas de sentidocomún. Debería tener cuidado, por ejemplo,con los alimentos que producen mucho gas(cebolla, col, frijol) y evitar las comidaspesadas y grasosas. Debería comer muchafruta, legumbres con hojas y cerealesintegrales; estos alimentos dejan residuos queme estimulan y ayudan. Debería beber másagua. Y, quizá más que nada, debería evitaresas situaciones de tensión emocional quetanto me trastornan.Sé muy bien que pido mucho, pero es elprecio que exijo para trabajar con un mínimode quejas.48

ESTUDIO LLEVADO A CABOSOBRE REPRESENTACIONESDE LA RESPIRACIÓNCELULAR EN LOS ALUMNOSDE BACHILLERATO Y COU *FUNDAMENTACIÓNA. M. García ZaforasQuizás influenciados por una dogmatizaciónde la Ciencia que adolece de pocainvestigación en el aula y dejándonos llevarpor inercia del ritmo que imponen los libros detexto, del lenguaje cotidiano que a vecesinterfiere con el científico, junto a lametodología usada por la mayoría de nuestroprofesorado, propiciamos toda una serie deelementos que inducen a los alumnosfrecuentemente a ideas conceptualesalternativas, siendo la investigación dealgunas de ellas el objeto de este estudio.Centrándonos en el campo de las CienciasNaturales, el concepto de que la vida de unorganismo la mantiene el funcionamiento desus células supone para la mayoría denuestros alumnos un escalón difícil deentender, quizás por la poca estructuracióncon que se estudian los temascorrespondientes al nivel orgánico y al nivelcelular, o dicho de otra forma por ladesvinculación que ofrecemos al alumno entreel mundo macroscópico y el microscópico,donde el primero encuentra su verdaderafundamentación fisiológica.La mayoría de nuestros alumnos cree saber loque son las funciones de nutrición, pero que elestudio de ellas englobe la respiración y eloxígeno como nutriente, la circulación y lasangre como medio que transporta losnutrientes, la excreción que a su vez suelenconfundir con egestión y, aún más, que todosestos procesos tengan sus últimasconsecuencias a nivel de las células –donde selleva a cabo el metabolismo celular- suponeun engranaje que a una mayoría de nuestrosalumnos les cuesta llegar a entender;uniéndole, además, la falta de motivación dela que gozan, causada, entre otros factores,por el papel pasivo a que los sometemos y alexcesivo protagonismo del profesor, ambienteen el que habitualmente se desarrolla nuestraenseñanza hoy día.Concretemos más el tema mediante unejemplo: por respiración entienden, nuestrosalumnos, el simple intercambio de gases conel medio ambiente que se lleva a cabo con elaparato respiratorio y no van más allá en lacuestión, sin acabar de comprender que laverdadera respiración se lleva a cabo en cadauna de nuestras células y que la función delaparato respiratorio es la de actuar de merointermediario en todo el proceso de larespiración celular. Esto trae en consecuencia,errores conceptuales de grandes magnitudes,como es el caso de: ¡¡Si los vegetales carecende aparato respiratorio que es el que lleva acabo la respiración, pues será que norespiran!! Manifiestan así, según señalanDriver, Guesne y Tiberghien (1985), unrazonamiento dominado por la percepción (losrasgos observables). Tampoco comprendenque el oxígeno sea un nutriente necesariopara la célula, pero que al ser gaseoso secapta por distinta vía que los nutrienteslíquidos y sólidos, aunque de igual maneraque éstos su actuación se va a llevar a caboen el seno de las células.Objetivo de la experienciaApoyándonos en la teoría ausubeliana, elaprendizaje significativo se produce cuandolos nuevos conocimientos conectan con lasideas previas que tienen los alumnos sobre eltema. El objetivo de esta experiencia es, pues,investigar y cuantificar la magnitud de lasrepresentaciones que poseen los alumnos(Driver, Guesne y Tiberghien 1985) sobre lafunción de respiración en los seres vivos, convistas a provocar, si fuera necesario, elconsabido cambio conceptual y metodológicoque nos conduzca dentro de un paradigmaconstructivista a una enseñanza más racionaly por tanto a un aprendizaje más significativo(Ausubel 1978).Hipótesis“Los alumnos de bachillerato y COU quecursan estudios de Ciencias Naturalespresentan ideas alternativas respecto a larespiración celular”. El análisis del contrastede las respuestas dadas por los alumnos enlos niveles de 1º, 3º y COU, nos permitiráobservar la persistencia de estasrepresentaciones (Furió, Carrascosa y Gil1985).* En Enseñanza de las ciencias, vol. 9, núm. 2, 1991,pp. 129-134.49

RecursosLa estrategia utilizada para esta investigaciónha consistido en la elaboración y contestaciónde encuestas, previamente comentadas ycontrastadas por distintos profesoresmiembros del seminario didáctico. La muestraha sido tomada en un solo centro, un institutode bachillerato situado en zona urbana, dondepredomina un alumnado de clase media-alta.Ha sido contestada por un alumnado noseleccionado, correspondientes a 50 alumnosde 1º de BUP, 53 alumnos de 3º de BUP y 49alumnos de COU. En todos los casos estosalumnos habían estudiado ya los temascorrespondientes a la nutrición celular. No hayque descartar, por tanto, que entre lasrespuestas correctas exista un porcentaje delo que Hewson (1981), Ausubel (1978) y otrosllaman memorización mecánica, que no llega aconstituir aprendizaje significativo; pues,aunque de hecho las respuestas seancorrectas, el alumno no sabe extrapolarlas aotro entorno o situación distinta a laaprendida.La encuesta que figura a continuación comoAnexo I permite un sondeo de los esquemasconceptuales que tienen los alumnos sobre larespiración celular. Con ella se han perseguidolos siguientes objetivos:1º Detectar las representaciones de losalumnos sobre el proceso de respiracióncelular como fuente de energía de los seresvivos.2º Detectar las representaciones sobre ellugar donde se lleva a cabo el procesorespiratorio y si éste es confundido con elsimple intercambio de gases.3º Detectar el grado de identificación de larespiración celular con una reacción químicade la materia orgánica, para la que senecesita oxígeno y se desprende dióxido decarbono como producto de desecho.4º Detectar las ideas que tiene los alumnossobre el origen de la materia orgánica que sequema en la respiración; si ésta es adquiridapor ingestión, como hacen los animales, obien,, es fabricada por ellos mismos comohacen los vegetales verdes.5º Investigar la consistencia de estasrepresentaciones comparando las respuestasdadas por los alumnos a los distintos ítems.Tratamiento de los resultadosA las respuestas a cada una de las cuestionesque plantea la encuesta se les ha aplicado un50X 2 , separadamente para el caso de animales ypara el caso de vegetales, con objeto desaber, si las diferencias entre las frecuenciasobtenidas en 1º, 3º, y COU para cada una delas preguntas llegan a ser significativas, lo quereflejaría un cambio en los esquemasconceptuales de los alumnos a lo largo de losniveles.X 2 =(Oij-Eij) 2 0= Frecuencias observadasIj Eij E= frecuencias esperadasLos resultados y su análisisSe han contabilizado solamente las respuestasdadas con un margen de seguridad superior a5, suponiendo éstas un 95% del total de lamuestra y siendo los resultados los siguientes:1ª cuestión: “¿Respiran los animales?¿Respiran los vegetales?Los porcentajes obtenidos de respuestascorrectas (Si, los animales, Si, los vegetales)fueron los siguientes:1º de BUP 3º de BUP COUAnim. Veg.100% 100%Anim. Veg.100% 100%Anim. Veg.100% 100%El 100% de los alumnos de los tres niveleshan respondido correctamente yaparentemente no tienen duda de ello,aunque podría darse el caso de ser unconocimiento declarativo (Haswen 1986)repitiendo fragmentos de lo aprendido, sin sercapaces de aplicarlo a la resolución de unproblema de la vida cotidiana (conocimientoprocedimental que muestra aprendizajesignificativo). Por ello, se pasa a continuacióna investigar lo que entienden por respiración,puesto que en estudios ya realizados (Stavyet. al 1987 obtuvieron respuestas en las quese contemplaba la fotosíntesis como un tipode respiración, señalando en algunos casosque era una respiración inversa.2ª cuestión: “¿La respiración consistesolamente en un intercambio de gases con elmedio ambiente en animales y/o vegetales?”Los porcentajes de respuestas correctas (No,en animales. No, en vegetales) fueron lossiguientes:

1º de BUPAnim. Veg.36% 47%3º de BUPAnim. Veg.42% 60%COUAnim. Veg.52% 55%Como puede apreciarse por los porcentajes,parte de los alumnos encuestados presentanla idea alternativa de que la respiraciónconsiste solamente en un intercambio degases con el medio ambiente, persistiendoademás esta idea a lo largo de los tresniveles. La respuesta obtenida puede estarjustificada si tenemos en cuenta que lapregunta está formulada desde un punto devista perceptivo “Lo que se ve es lo que secree”, siendo ésta una de las causas queseñalan Osborne (1983) Driver y Erikson(1983) como origen de las ideas previas: “Elpensamiento está dominado por lapercepción”.La aplicación del X 2 indica que no haysignificación ni en las respuestascorrespondientes a animales ni en lascorrespondientes a vegetales entre los nivelesde 1º, 3º y COU, tratándose, por tanto, deuna idea alternativa que persiste en los tresniveles.3ª cuestión: “La verdadera respiración ocurreen las células y para ello se necesita oxígeno yse desprende dióxido de carbono”.Los porcentajes de respuestas correctas (Si,en animales. Sí, en vegetales) han sido lossiguientes:1º de BUPAnim. Veg.100% 53%3º de BUPAnim. Veg.96% 54%COUAnim. Veg.96% 76%Gran parte de los alumnos encuestadospiensan que los animales son distintos de losvegetales en cuanto a la respiración celular.Esta idea alternativa se mantiene sobre todoen los cursos de BUP subsanándose en parteen el nivel de COU. Se aprecia además pocacoherencia en los razonamientos, pues unagran mayoría contesta afirmativamente a la2ª y a la 3ª pregunta a la vez, siendo ambasexcluyentes. Estos resultados corroboran lasobtenidas por Astudillo y Gené (1984) en sutrabajo sobre: “Errores conceptuales enBiología. La fotosíntesis de las plantasverdes”.Así mismo, Driver, Guesne y Tiberghien(1985) señalan como uno de los rasgosgenerales que presentan las ideas alternativasel hecho de que “consideran sólo aspectoslimitados de una situación dada, lo quedificulta la comprensión de interacciones entrevarios elementos”. Un aspecto particular deesta atención limitada es la dificultad parapercibir situaciones de equilibrio dinámico,como pueden ser muchas reaccionesmetabólicas.La aplicación del X 2 indica que no existesignificatividad en cuanto a los resultadosobtenidos en los tres niveles estudiados.4ª cuestión: Está planteada con el objetivo decomprobar si los alumnos relacionan larespiración como fuente productora de energíapara las células “La respiración es un procesopara que las células produzcan energía pormedio de una combustión”.Los porcentajes de respuestas correctas (Si,en animales. Sí, en vegetales) han sido lossiguientes:1º de BUPAnim. Veg.60% 56%3º de BUPAnim. Veg.90% 30%COUAnim. Veg.90% 59%Nuevamente aparecen ideas alternativas; en1º de BUP, un 40% del grupo no relaciona larespiración como fuente energética ni enanimales ni en vegetales. En los grupos de 3ºy COU, esta representación decrece suporcentaje en animales, pero persiste envegetales.Dreyfus y Jungwirth (1988) ponen demanifiesto la idea alternativa de que sóloalgunas células producen energía y fabricanproteínas. Algo semejante ocurre con Gayfor(1986) en su artículo: “Some aspects of theproblems of teaching about energy en school51

iology”, donde la respiración no se identificacomo proceso productor de energía.Según la respuesta obtenida en esta cuestión,en los niveles de 3º y COU se observa que losalumnos dan un tratamiento muy diferente encuanto a la producción de energía en la célulaanimal de la célula vegetal. ¿Será porqueidentifican la respiración en vegetales con elproceso de fotosíntesis? En los siguientesítems se investiga esta cuestión.La aplicación del X 2 muestra nuevamente queno hay significatividad entre los niveles de 1º,3º y COU, siendo por tanto persistente estarepresentación a lo largo del bachillerato yCOU.5ª cuestión: Es una ampliación de la preguntanúmero 3. Introduzco aquí el concepto demateria orgánica como sustrato que “sequema” en la respiración celular. Además enesta pregunta y la siguiente entro en relacióncon el concepto de nutrición autótrofa yheterótrofa, en el momento en que planteo lapregunta como: “La materia orgánica y eloxígeno que toman los seres vivos sonllevados hasta las células para intervenir en larespiración y expulsar dióxido de carbono”.Los porcentajes de respuestas correctas (Si,en animales. No, en vegetales) han sido lossiguientes:1º de BUPAnim. Veg.83% 50%3º de BUPAnim. Veg.96% 67%COUAnim. Veg.00% 96.5%Resulta muy significativo en la observación deestos porcentajes como el error conceptual deque los vegetales toman la materia orgánica,va decreciendo desde un 50% en 1º de BUP,un 33% en 3º hasta llegar a un 3.5% en COU.La posible explicación que se le puede dar aestos datos sea quizás la falta de conceptosclaros a nivel de 1ol BUP de lo que es lamateria orgánica, con lo que pretendocorroborar la idea que Pedro Cañal y SoledadGarcía (1987) sacan a la luz en su artículo “Lanutrición vegetal, un año después. Un estudiode caso de 7º de EGB”, donde dicentextualmente: “En general estos alumnoscarecen de conceptualización adecuadas sobrelo que es inorgánico u orgánico...”Aplicando X 2 no resulta significativo enanimales ni en vegetales, aunque en estosúltimos queda muy cercano al límite designificatividad.6ª cuestión: Esta pregunta es lacomplementaria a la anterior; se da la otraversión, redactándola: “No ingieren la materiaorgánica sino que la fabrican...” Por tanto lacomparación de las respuestas obtenidas enuno y otro caso nos va a permitir medir laconsistencia que tienen estas ideas ennuestros alumnos.Los porcentajes de respuestas correctas (No,en animales. Sí en vegetales) han sido lossiguientes:1º de BUPAnim. Veg.30% 26%3º de BUPAnim. Veg.41% 37%COUAnim. Veg.50% 47%Por los porcentajes obtenidos se puedededucir que incluso a nivel de COU la mitad delos alumnos contesta incorrectamente. Esteresultado viene a coincidir con lo que Bell(1985) señala en su artículo “Student’s ideasabout plant nutrition: what are they?” losalumnos poseen concepciones alternativassobre la forma en que los vegetales obtienenla comida, así como, a otros conceptosderivados de la fotosíntesis respecto aintercambios gaseosos, producción de energía,etc.Otros estudios llevados a cabo por Wandersee(1983, 1985) en Estados Unidos, Stavy et al(1987) en Israel, y Bell y Brook (1984) en elReino Unido han mostrado la dificultad quetienen los adolescentes para comprender lafotosíntesis, y al preguntarles de dóndeprocede el alimento de las plantas, la mayoríacontestaron que del suelo. La aplicación del X 2muestra nuevamente que no existesignificatividad entre las respuestas dadas enlos tres niveles ni en el caso de animales ni enel de vegetales.7ª cuestión: Como conclusión a la encuestaplanteada, quise indagar someramente, losconceptos que nuestros alumnos tienen sobreel tema a nivel microscópico. Este es el objetode las preguntas Nº 7 y 8 donde introduzco52

“mitocondrias” y “cloroplastos”, partiendo delahipótesis de que el alumnado no delimitaclaramente el papel que desempeña cada unode estos orgánulos mencionados; con ellos“juego” en estas dos últimas preguntas: “Lasmitocondrias son los orgánulos másimplicados en el proceso de respiración de lascélulas”.plantas verdes equivale al de la respiración enanimales.X 2 aplicado a estas respuestas salenuevamente con significatividad negativa.Los porcentajes de respuestas correctas (Sí,en animales. Sí en vegetales) obtenidas hansido los siguientes:1º de BUP3º de BUPCOUAnim. Veg.Anim. Veg.Anim. Veg.93% 40%78% 48%100% 55%8 a cuestión: “¿Son los cloroplastos losorgánulos implicados en el proceso de larespiración celular en animales y/ovegetales?”Los porcentajes de respuestas correctas (No,en animales. No, en vegetales) obtenidas hansido las siguientes:1º de BUP3º de BUPCOUAnim. Veg.Anim. Veg.Anim. Veg.96.7% 33.4%97% 18%100% 48%Se aprecia un nuevo error conceptual yademás de gran persistencia. Se trata, de queen un gran porcentaje los alumnos piensanque los vegetales no usan las mitocondriaspara la respiración celular (cuestión Nº 7) yque esta función se lleva a cabo en loscloroplastos (cuestión Nº 8). Nuevamente seponen de manifiesto ideas alternativas quevienen a corroborar trabajos citados conanterioridad (Astudillo y Gené 1984) y otros,llegando a la conclusión de que los alumnospiensan que el proceso de fotosíntesis en las53

54ASÍ ES LA BIOLOGÍAErnst MayrLAS CARACTERÍSTICAS QUE DISTINGUENLA VIDAEn la actualidad, cuando uno consulta abiólogos o a filósofos de la ciencia, pareceexistir un consenso sobre la naturaleza de losorganismos vivos. A nivel molecular, todas susfunciones –y a nivel celular, casi todasobedecenlas leyes de la física y la química.No existe ningún residuo que obligue arecurrir a principios vitalistas autónomos. Sinembargo, los organismos sonfundamentalmente diferentes de la materiainerte. Son sistemas ordenadosjerárquicamente, con numerosas propiedadesemergentes que no se observan nunca en lamateria inanimada; y lo más importante esque sus actividades están gobernadas porprogramas genéticos que contieneninformación adquirida a lo largo del tiempo,algo que tampoco se da en la naturaleza noviva.En consecuencia, los organismos vivosrepresentan una forma muy notable dedualismo. No se trata de la dualidad cuerpo yalma, o cuerpo y mente, que es una dualidaden parte física y en parte metafísica. Eldualismo de la biología moderna esperfectamente compatible con la físicaquímica,y surge del hecho de que losorganismos poseen un genotipo y un fenotipo.Para entender el genotipo, consistente enácidos nucleicos, se precisan explicacionesevolutivas. El fenotipo, construido sobre labase de la información aportada por elgenotipo –y consistente en proteínas, lípidos yotras macromoléculas-, exige para sucomprensión explicaciones funcionales(próximas). No se conoce una dualidadsemejante en el mundo inanimado. Paraexplicar el genotipo y el fenotipo se necesitandiferentes tipos de teorías.Permítaseme citar algunos de los fenómenosespecíficos de los seres vivos:Programas evolucionados. Los organismos sonel producto de 3.800 millones de años deevolución. Todas sus características reflejanesta historia. El desarrollo, el comportamientoy todas las demás actividades de losorganismos vivos están controlados en partepor programas genéticos (y somáticos) queson el resultado de la información genéticaacumulada a lo largo de la historia de la vida.Históricamente, ha habido una corrienteininterrumpida desde el origen de la vida y losprocariontes más simples hasta los árbolesgigantes, los elefantes, las ballenas y los sereshumanos.Propiedades químicas. Aunque, en últimotérmino, todos los organismos estáncompuestos por los mismos átomos que lamateria inanimada, los tipos de moléculasresponsables del desarrollo y funcionamientode los organismos vivos –ácidos nucleicos,péptidos, enzimas, hormonas, componentesde las membranas... –son macromoléculasque no existen en la naturaleza no viva. Laquímica orgánica y la bioquímica handemostrado que todas las sustanciasencontradas en los organismos vivos sepueden descomponer en moléculasinorgánicas más simples y, al menos enprincipio, se pueden sintetizar en laboratorio.Mecanismos reguladores. Los sistemas vivosse caracterizan por poseer toda clase demecanismos de control y regulación,incluyendo múltiples mecanismos deretroalimentación que mantienen el estadoestacionario del sistema, de un tipo que jamásse ha hallado en la naturaleza inanimada.Organización. Los organismos vivos sonsistemas complejos y ordenados. Esto explicasu capacidad de regulación y control de lasinteracciones del genotipo, así como suslimitaciones de desarrollo y evolución.Sistemas teleonómicos. Los organismos vivosson sistemas adaptados, como resultado de laselección natural a que se vieron sometidasincontables generaciones anteriores. Se tratade sistemas programados par actividadesteleonómicas (dirigidas a un objetivo), desdeel desarrollo embrionario hasta las actividadesfisiológicas y de comportamiento de losadultos.Orden de magnitud limitado. El tamaño de losorganismos vivos varía dentro de unos límitesreducidos, desde los virus más pequeñoshasta las ballenas y los árboles más grandes.Las unidades básicas de la organizaciónbiológica –las células y los componentescelulares- son muy pequeñas, lo cual confierea los organismos gran flexibilidad dedesarrollo y evolución.Ciclo vital. Los organismos –al menos lo quese reproducen sexualmente- recorren un ciclovital muy concreto, que comienza con unzigoto (óvulo fecundado) y pasa por variasfases embrionarias o larvarias hasta llegar alestado adulto. Las complejidades del ciclovital varían según las especies, y en algunas

incluyen la alternancia de generacionessexuales y asexuales.Sistemas abiertos. Los organismos vivosobtienen constantemente energía y materialesdel exterior, y eliminan los productos dedesecho de su metabolismo. Al ser sistemasabiertos, no están sometidos a las limitacionesde la segunda ley de la termodinámica.Estas propiedades de los organismos vivos lesconfieren una serie de capacidades que noexisten en los sistemas inanimados:- Capacidad de evolución.- Capacidad de autorreplicación.- Capacidad de crecimiento y diferenciación,siguiendo un programa genético.- Capacidad de metabolismo (captación yliberación de energía).- Capacidad de autorregulación, paramantener el complejo sistema en estadoestacionario(homeostasis,retrolalimentación).- Capacidad (gracias a la percepción y a losórganos de los sentidos) de responder aestímulos del ambiente.- Capacidad de cambio a dos niveles, el delfenotipo y el del genotipo.Todas estas características de los organismosvivos los distinguen categóricamente de lossistemas inanimados. La aceptación gradualde este carácter único que diferencia almundo vivo dio origen a la rama de la cienciallamada biología, y ha conducido alreconocimiento de la autonomía de estaciencia, como veremos en el Capítulo55

LA MÁS BELLA HISTORIADEL MUNDOHubert ReevesJoel de RosnayYves CoppensDominique SimonnetLA EXPLOSIÓN DE LAS ESPECIESLas células, demasiado tiempo solitarias, setornan solidarias. Se despliega un mundo llenode colores: nacen las especies, mueren, sediversifican. La vida crece y se multiplica.La solidaridad de las células- En esta etapa de nuestra historia, la Tierraestá poblada de células que vivenapaciblemente en los océanos y que muybien pudieron continuar así...- Pero llega un momento en que se venobligadas a evolucionar. Las primerascélulas, que proliferan, se envenena con losdesechos que ellas mismas arrojan alentorno. Desde un comienzo la vida muestrauna tendencia natural a agrupar a losindividuos. Las sociedades “celulares”poseen ventajas evolutivas evidentes. Estánmejor protegidas, sobreviven mejor que lascélulas aisladas.- ¿Cómo se van a constituir?- El comportamiento de una ameba, eldycostelium, que hoy vive todavía, nospuede ayudar a saberlo. Se alimenta debacterias. Si se la priva de alimento y deagua, emite una hormona de ansiedad. Se leunen otras amebas y se aglomeran en unacolonia de cerca de un millar de individuosque se desplazan en busca de alimento. Sino lo encuentran, se fijan, desarrollan untallo con esporas y así se quedanindefinidamente, en plena sequía. Si apareceagua, las esporas germinan y producenamebas independientes que se marchancada una por su lado... Los vólvox,pequeñas células provistas de flagelos, secomportan del mismo modo: en un mediopobre en sustancias nutritivas, secretan unaespecie de gelatina, se pegan unas con otrasy se desplazan en la misma dirección, conlos flagelos en la parte exterior, de un modocoordinado, como formando una sola y lamisma entidad.- ¿Así se constituyeron los primerosorganismos multicelulares?- Es probable que una lógica semejante desocialización haya actuado en los comienzosde la vida. Las primeras asociaciones decélulas utilizan una especie de cañeríacentral, una suerte de cloaca general paraevacuar desechos. Otras tienen formaahusada, adelante poseen un sistema decoordinación y atrás o a los costados unsistema de propulsión. De este modo semantienen juntas.- ¿A qué se parecen estos primeros conjuntosde células?- Están compuestos por varios miles deindividuos y forman pequeñas jaleastransparentes; son los primeros organismosmarinos, gusano, esponjas, medusasprimitivas. Esta transformación ocurre en unlapso de sólo algunos cientos de miles deaños. La evolución se acelera.La división del trabajo- Estos nuevos ensamblajes son muy distintosde los anteriores.- Sí. La materia suele estar hecha deapilamientos de átomos idénticos unos aotros. En el mundo viviente, las células sediferencian según el lugar que ocupan en laestructura. Algunas se van a especializar enla locomoción, otras en la digestión, y otrasen la acumulación de energía. Poco a poco,reproduciéndose en el curso de lasgeneraciones, estos organismos transmitensus propiedades a su descendencia.- ¿Y se puede seguir explicando estefenómeno por la mera urgencia desobrevivir?- Sí. El organismo compuesto por célulasespecializadas resiste mejor que un conjuntode células idénticas, pues puede responderde distintos modos a las agresiones delentorno, lo que le concede mejoresposibilidades de supervivencia. Los sistemasmonolíticos siempre han terminado pordesaparecer.- ¿Pero qué empuja a estas células aasociarse? Desde luego, no se dicen “estonos conviene para sobrevivir”...- ¡Por supuesto que no! Las células no saben,es obvio, que les interesa sobrevivir. Peroposeen mecanismos de aproximación quelas invitan a ligarse a sus semejantes, eintercambian sustancias unas con otras. El56

juego de esta comunicación química y de lospequeños cambios que afectan sus genestermina por especializarlas. Se estableceentonces una topografía en el grupo decélulas. Una medusa, por ejemplo, posee unsistema de contracción para desplazarse yun sistema sensorial que le permite dirigirsehacia el alimento. El plan del conjunto estácontenido en cada una de las células. Bastacon una para que vuelva a empezar laorganización.- A pesar de todo, las células quepermanecieron solitarias consiguieronsobrevivir y algunas lo han hecho hasta hoy.¿Por qué no se reagruparon éstas?- Porque estaban bien adaptadas a suentorno. Es el caso de los paramecios y lasamebas: una sólida membrana las protege yestán equipadas con cilios vibrátiles que lespermiten desplazarse con facilidad; disponende manchas fotosensibles que les señalan laluz y de enzimas eficaces que digieren todasuerte de presas. Una bacteria posee hastauna especie de olfato: receptores químicosque comunican con su flagelo y la guíanhacia los medios con mayor abundancia dealimento, como si sintieran el olor de lacomida.¡Viva el sexo!- ¿Y cómo van a continuar su evolución losorganismos de varias células?- El árbol de la vida se desarrolla en tresgrandes ramas a partir de los serespluricelulares más simples, como las algas,las medusas, las esponjas: la de loschampiñones, los helechos, los musgos, lasplantas de flor; la de los gusano, losmoluscos, los crustáceos, los arácnidos, losinsectos, y la de los peces, los reptiles, losprocordados, luego las aves, los anfibios, losmamíferos...- Y después viene una invención mayor: elsexo. Hasta entonces las células sereproducían, en el sentido propio deltérmino: de manera idéntica. Con el sexo,dos seres vivos procrean un tercero que esdistinto de ellos dos. ¿Quién fue el astutoque lo inventó?- Según algunas hipótesis, el sexo habríanacido del... canibalismo: al comerse unas aotras, las células habrían integrado losgenes de otras especies, que luego sehabrían mezclado. Este fenómeno existe enlas bacterias: algunas, bautizadas más ymenos, se aparean e intercambian sumaterial genético. En seguida, a medida quelos organismos se tornan más complejos, sevan a dotar de células especializadas en lareproducción, las células germinales, queincluyen, cada una, la mitad de los genes desu organismo. La sexualidad se generaliza.- Y desde ese momento el mundo viviente sehace más y más variado.- Es una revolución. La naturaleza puedecombinar genes gracias a la sexualidad.Estalla la diversidad. Comienza la granaventura de la evolución biológica; va aexperimentar innumerables ensayosfracasado, pistas que no llevan a ningunaparte, especies que no sobreviven... Lanaturaleza pone a prueba en gran escala: sila especie inventada no se adapta,desaparece.- ¿Por qué la sexualidad se estabilizó entredos? ¿Por qué no entre tres?- La mezcla de genes pone en juego, con losdos filamentos del ADN, un proceso deduplicación. Para combinar dos pares decromosomas en un huevo fecundado, senecesita una maquinaria biológicaextremadamente compleja. Y lo sería aúnmás si tuviera que mezclar tres patrimoniosgenéticos. Si hubo especies que inventaronuna sexualidad de este tipo, no hansobrevivido.La muerte necesaria- Y se produce otro fenómeno decisivo: laintroducción del tiempo en el organismo, esdecir el envejecimiento y, en últimainstancia, la desaparición del individuo, lamuerte. ¿No se pudo prescindir de esto?- La muerte es tan importante como lasexualidad: vuelve a poner en circulación losátomos, las moléculas, las sales mineralesque necesita la naturaleza para continuardesarrollándose. La muerte realiza ungigantesco reciclaje de unos átomos cuyonúmero es constante desde el Big Bang.Gracias a ella, la vida animal se puederegenerar.- ¿Estaba presente desde los primerosorganismos?- Sí, también envejecen las medusas. Lascélulas no dejan de reproducirse en todoslos seres vivientes, pero poseen un osciladorquímico, una especie de reloj biológicointerno que limita la cantidad de susreproducciones: entre cuarenta y cincuenta.Cuando llegan a esta fase, un mecanismo57

programado en sus genes las conduce a unaespecie de suicidio. Mueren. Sólo las célulascancerosas eluden esta fatalidad: sereproducen indefinidamente, sinespecializarse ni diferenciarse como lo hacenlas células embrionarias.- Pero su inmortalidad provoca la muerte delorganismo a que pertenecen... ¿Se puededecir que la muerte es una necesidad de lavida?- Totalmente. Pertenece a la lógica de loviviente. A medida que las células sedividen, multiplican los errores de susmensajes genéticos y éstos se acumulan enel curso del tiempo. Finalmente hay tantoserrores que el organismo se degrada ymuere. Es un fenómeno ineluctable. Lamuerte no es, por cierto, un regalo para elindividuo, pero sí lo es para la especie: lepermite conservar su nivel óptimo dedesempeño.- ¿Qué más puede hacer la evolución una vezque conoce el sexo y la muerte?- Perfeccionarse. El mundo viviente va aseleccionar un modo de fabricar energía;utilizando los azúcares como alimento, va aenriquecer su metabolismo y desarrollarmúsculos, lo que le permitirá actuar, nadar,volar, correr,, conquistar el mundo.Simultáneamente, los captores, que son lossentidos, coordinan las actividades delorganismo. Aparecen tres grandesnovedades: el sistema inmunitario, queasegura protección contra parásitos o virus;el sistema hormonal que permite el controlde los ritmos biológicos y de la reproducciónsexuada, y el sistema nervioso, que rige lacomunicación interna.- ¿Cuándo aparece este último?- Los primeros organismos, medusas, pecesprimitivos, necesitan coordinar sus célulaspara reproducirse. Cuentan por lo tanto concanales especializados por donde circula lainformación. Un gusano, que apenas estácompuesto por algunos miles de células,posee fibras nerviosas que convergen en sucabeza, ganglios. En el curso de laevolución, este dispositivo se va a ramificarpara formar una red de neuronasinterconectadas que se reunirán en uncerebro. De hecho, los tres sistemas,nervioso, hormonal e inmunitario, aparecenapenas los animales salen del agua.El regalo de las lágrimas- ¿Qué los impulsa a salir del agua?- Las especies pululan en los océanos. Reinala competencia. Aventurarse a tierra firmeparece ventajoso para conseguir alimento,pero volviendo al océano para poner loshuevos. El primero que experimentó estafórmula fue sin duda un pez extraño, elictiostega. Posee grandes aletas, vive enpequeñas lagunas y saca del agua de vez encuando sus ojos globulosos para buscarpequeños insectos. En el curso de lasgeneraciones, los descendientes de estaespecie se arriesgan más tiempo en tierrafirme gracias a unas branquias que lespermiten capturar oxígeno del aire, perotambién gracias a las lágrimas: tienen queconservar húmedos los ojos para poder vertan bien en tierra como en el agua. Laespecie mejora por sucesivas selecciones:las aletas se tornan más sólidas, apareceuna cola. Sus descendientes serán losbatracios y los anfibios. ¡No estaríamos aquísi este pez no hubiera tenido lágrimas!- ¿La vida al aire libre favorece la evolución?- Sí. La comunicación es más inmediata en elaire, más rápida, más sencilla. Y mayor laaccesibilidad del alimento. Sin embargo, eloxígeno es un veneno para la vida:contribuye al nacimiento de radicales libres,moléculas desequilibradas, que inducen ladestrucción celular y por lo tanto elenvejecimiento precoz; pero es esencialpara dotar de energía a los organismos yhacer avanzar la evolución.- ¿Y cómo van a acelerar el perfeccionamientode los organismos estas restricciones delmedio?- Con la aparición del esqueleto, los animalesse tornan más sólidos y se liberan del peso.La invención de los músculos les permitedejar de ser bolas de gelatina muelle comolos gusanos de tierra o las medusas; ahorapueden ejercer presión mecánica sobre elentorno, soportar el peso de la grasaprotectora y del cerebro. Todo se diversifica:el metabolismo, los sistemas delocomoción... Durante este tiempo seseleccionan en las plantas los sistemas paracaptar la energía solar con las hojas y paratransportar energía con la savia.58

El olfato de los vegetales- Y por qué los vegetales no desarrollarontodas estas maravillas que aportaron losanimales?- Con la excepción de las algas, queevolucionaron en la superficie de losocéanos, los vegetales se ingeniaron uncamino más económico gracias a suinmovilidad, que les permite gastar menosenergía. Su modo de vida es sencillo:fotopilas para transformar directamente laenergía solar en energía química, raíces paraextraer sales minerales y agua... Lo astutoes su sistema reproductor, que es móvil yutiliza variados medios. También losvegetales han heredado una sexualidad muyrica y están adaptados maravillosamentebien. Basta, para comprobarlo, observar unchampiñón al pie de una secoya gigante devarios miles de años de edad. O,sencillamente, basta mirar los triviales pinosde montaña.- Y en qué se advierte que resultan de unabuena adaptación?- Necesitan de una determinada temperaturapara desarrollarse en el bosque. Tal comolas margaritas de nuestro planetaimaginario, los árboles sombríos y negroscapturan mejor el débil resplandor solar,calientan el entorno inmediato y crean unmicroclima favorable para su crecimiento.Pero en invierno se cubren de nieve yquedan blancos. Si se mantuvieran asídemasiado tiempo, ya no podrían asegurarlas condiciones propicias. Ahora bien, comotienen las ramas inclinadas hacia abajo y enpunta, la nieve se sostienen menos tiempo;recuperan su color y se calientanrápidamente. La evolución ha mantenido eltipo de árbol que mejor resiste laintemperie. Por eso hay pinos en lasmontañas...- ... y uno se maravilla por esa fantásticaadaptación. Una pregunta ingenua. ¿por quélos vegetales no desarrollaron un cerebro?- Seres inmóviles no necesitan funcionescomplejas de coordinación. No les impulsa lanecesidad de huir o de luchar como losanimales. Comenzamos, no obstante, adescubrir, en las plantas, una forma desistema inmunitario, un sistema decomunicación e incluso un homólogo delsistema nervioso. Los vegetales poseensofisticados mecanismos que los protegencontra invasores: una suerte de “hormona”vegetal les permite, por ejemplo, movilizarsus defensas. Se sabe, también que losárboles se “avisan”, a distancia, la presenciade un agresor.- ¿”Avisan”?- Sí. Cuando están en presencia de animalespredadores que les quieren comer las ramasbajas, algunos árboles emiten productosvolátiles que transportados de árbol en árbolmodifican la producción de proteínas y dan alas hojas un gusto desagradable. ¡Yo no iríatan lejos, sin embargo, como para decir quehay que hablar con las plantas de interior!- ¿En todo caso se puede afirmar que losanimales son los que han llegado más lejosen cuanto a complejidad?- Es verdad que el mundo animal, en efecto,demuestra mayor exuberancia que el mundovegetal en su adaptación al medio: hayespecies que corren, que excavan, quenadan, que vuelan, que se arrastran... Losanimales desarrollan innumerables trucos,desde las presiones del abejorro hasta lostentáculos del pulpo, inventan trampas,cebos, armas, garras, alas, picos, aletas,caparazones, tentáculos, veneno...La exclusión natural- Cuando se dice “inventan”...- No inventan. El fenómeno de la “selección”elimina a los menos aptos. Consideremospor ejemplo los gorriones de gran pico quese alimentan exclusivamente de pequeñosgusanos ocultos en agujeros de los árboles.Son tan numerosos y activos que terminanpor eliminar todos los gusanos que hay en lasuperficie de las cortezas. Sin alimento, lamayor parte muere. Pero unos pocosposeen, por una mutación ocurrida al azar,un pico en punta y más largo que el de losotros. Sus descendientes pueden ir a buscargusanos en agujeros más profundos yresisten mejor la escasez. Resultado: estelinaje se impone. Con el curso de lasgeneraciones, la mayoría de la especie va aposeer un pico más largo. No se puededecir, sin embargo, que los gorriones“inventaron” este recurso. En realidad es alrevés: murieron los que no tuvieron lafortuna de una mutación que les dio un picomás largo.- En el proceso de evolución no hay,entonces, intencionalidad.- No. La evolución intenta miles de solucionesal mismo tiempo; unas tienen éxito y otrasno. Se conservan, por definición, las quepermiten sobrevivir.59

- ¿Y el medio no actúa directamente sobre laevolución?- Hoy se considera que quizás tiene algunainfluencia en el comportamiento de lascélulas, por intermedio de las mitocondrias,esas fábricas que en el interior de las célulasposeen planes genéticos independientes yson muy sensibles a los cambios. Pero estono se trasmite a la descendencia.- ¿Entonces el principio de la selección naturalsigue siendo pertinente hoy?- Sí, pero a condición de que no se vea en ellola noción de un entorno demiurgo quedecidiría lo que está bien y lo que no. Estose mantiene y esto se desecha. No.Hablemos, mejor, de exclusión competitiva:en el curso de las generaciones, se excluyea las especies menos adaptadas. Paracomprender bien este fenómeno hay quecontar con el curso del tiempo y pensar enuna larga cadena de generaciones sucesivasque se modifican muy lentamente.- Una mayoría aplastante de soluciones, deespecies inventadas por la naturaleza,desaparece. ¿No hay momentos en que laevolución haya intentado detenerse, en queel mundo viviente puede hallar estabilidad,como las margaritas de nuestro planeta?- No. La diversidad es enorme desde elcomienzo de la vida. Retomando la metáforade Hubert Reeves, hay demasiadas letrascomo para que sólo formen una palabraúnica. ¿La estabilidad de alguna especiegastada ha podido establecerse en algúnpequeño asteroide, constituyendo unasuerte de compromiso o armisticio de laevolución? Pero no en la Tierra, que tieneunas dimensiones, una geología, unabiosfera, una relación entre lo mineral y loorgánico y un entorno en cambio constanteque obliga a las especies a modificar suadaptación y evolucionar.- Y eso ocupa algunos cientos de millones deaños.- Sí. Esta selección actúa sobre millones degeneraciones sucesivas. Los mecanismossensoriales se afinan, los comportamientosse diversifican. Algunas especies se asociany forman un verdadero organismo colectivo.Un panal de abejas, por ejemplo, mantienela temperatura gracias al movimiento de lasalas de los insectos; está irrigado por lashormonas que resultan del frotamiento delos insectos. Cuando las abejas dejan elpanal para buscar alimento, indican con unadanza las fuentes más cercanas. Así el panal60economiza energía; optimiza susposibilidades de sobrevivencia. Lo mismoocurre con las hormigas: mantienen a laslarvas, ayudan a la reina, se reparten lastareas, un poco como las células del vólvox,y aseguran el equilibrio del organismohormiguero. Si se quita el treinta por cientode las obreras, el conjunto se va a adaptar yrestablecerá la proporción.- Pero las hormigas no son capaces decomportamientos autónomos.- E incapaces de planificar. Se comunicanindividualmente por las feromonas, perotambién colectivamente por el entorno: unahormiga joven va a aprender las redes, loscaminos que han trazado sus congéneres. Elcomportamiento simultáneo de miles deindividuos conduce a una forma deinteligencia colectiva. La hormiga, porejemplo, sabe escoger el camino más cortopara traer alimento. Este modo deasociación ha tenido bastante éxito, porquelas hormigas existen hace millones de años.Si el planeta experimentara una guerranuclear, es probable que sobrevivan graciasal caparazón que les permite resistir lasradiaciones y gracias a su modo deorganización.El infortunio de los dinosaurios- Un mundo de hormigas y de bacterias...Hermosa perspectiva. En el curso de esterelato se puede apreciar que, como la deluniverso, la evolución de la vida ha sido, porlo menos, caótica.- Sí. Ha experimentado una aceleraciónconstante, pero también crisis, caminos sinsalida y periodos de grandes extinciones.Los dinosaurios reinaban en el planeta hacedoscientos millones de años. Las especiesjamás habían logrado conquistar, comoellos, todos los ambientes. Había pequeños,enormes, vegetarianos, carnívoros,corredores, voladores, anfibios... Unadiversidad formidable, que les permitióadaptarse a sus entornos.- Y sin embargo desaparecieron... ¿Entonceses estúpida la hipótesis de que eso se debióa su mala adaptación?- Totalmente. A finales del jurásico, hacesesenta y cinco millones de años, cayó en elGolfo de México, cerca de Yucatán, unenorme meteorito de cinco kilómetros dediámetro. El choque fue tal que repercutió alotro costado del planeta y provocó unresurgir de magma. Este golpe doble creó

un incendio mundial, se abrasaron losbosques, se liberó gas carbónico ypolvaredas cubrieron la Tierra con un veloinmenso. El planeta se oscureció, se produjoun frío terrible y, probablemente, unposterior efecto invernadero que condujo aun recalentamiento.- ¿Sólo sobrevivieron algunas especies?- Sí. Es el caso de los lemures, que son muymóviles, adaptables y están provistos demanos prensiles. Se refugiaron en lasgrietas de las rocas y originaron los linajesque condujeron a los mamífero. Éstosadquirieron una nueva ventaja paraasegurar la supervivencia de sudescendencia: llevar el huevo internamentelo protege mucho más que si queda en elexterior. Pensemos en los batracios, queponen miles de huevos que se dispersan,son comidos, se pierden...La selección en la cabeza- ¿En qué momento aparece verdaderamenteel verdadero cerebro?- Desde los peces, y después con losvertebrados, los pájaros, los reptiles, losanfibios y el hombre, el cerebro no hacesado de perfeccionarse por estratossucesivos. Primero, el más primitivo: el delos reptiles, que coordina los instintosprimarios de supervivencia, hambre, sed, elinstinto sexual, el miedo, el placer queimpulsa a la unión y el dolor que no se lepuede disociar. Ante un intruso, el cerebroprimitivo reacciona y conduce al organismoa producir un veneno o a saltar sobre elagresor... Segundo estrato, en los pájaros:el mesoencéfalo, que conduce a mecanismoscolectivos como el cuidado de los pequeños,la construcción del nido, la búsqueda dealimento, el reparto, el canto, lasexhibiciones amorosas... El tercer estratoaparece en seguida en los primates y sobretodo en el hombre: la corteza cerebral queproporciona datos abstractos, la conciencia,la inteligencia.- Lo más asombroso es este principio deselección, que se encuentra por todaspartes, en el universo, en la primera químicade las moléculas, en los seres vivos y, sidebemos creer al neurobiólogo Jean PierreChangeux, en el interior mismo del cerebrocuando se desarrolla en un recién nacido.- El desarrollo del sistema nervioso tambiénobedece, en efecto, al principio darwinianode la selección. Cuando crece un pequeñoanimal, sus neuronas se relacionanmediante un sistema que obedece a un plande orden genético. Pero el empalme entredos neuronas sólo subsiste si éstasfuncionan en un circuito, si el entorno lassolicita. Las neuronas visuales de un reciénnacido no se conectan si a éste se lemantiene continuamente en la oscuridad.Hay, pues, de algún modo, una selecciónque sólo mantiene los circuitos pertinentes.Aprender es eliminar.- Según el antropólogo Stephen J. Gould,cada suceso, por insignificante que sea,influye el curso de la historia. Como en Lavie est belle, la película de Frank Capra,basta modificar una nadería para que todocambie con toda una catarata deconsecuencias. Si no hubiera aparecido elpikaia, un gusano que está en el origenmismo de nuestro linaje, o si hubieransobrevivido los dinosaurios, no estaríamosaquí. No habría ningún sentido, según él, enla evolución. Ésta no retendría a los mejoradaptados, sino a los más afortunados. Lavida quizás fuera un acontecimientoprobable, pero el hombre un verdaderoafortunado.- Si los lemures no hubieran sobrevivido nipodido alimentarse de bayas en susagujeros mientras desaparecían losdinosaurios, no estaríamos aquí. No hay unaintención oculta en esta historia. Pero elresultado es que aumenta la complejidad. Siexisten planetas que se hayan desarrolladoen las mismas condiciones que la tierra, noes improbable que esos seres existan y queno se diferencien de nosotros más que unavestruz de un cocodrilo: cuatro miembros,dos ojos, un cerebro, sistemas locomotrices.Y hay una fuerte posibilidad de que estén enel mismo punto evolutivo que nosotros... Nose puede afirmar que exista una ley queimpulse a la complejidad. Perocomprobamos que alguna cosa se organiza yconduce a una inteligencia cada vez mayor ymás desmaterializada. Quizás la historia dela evolución es el artefacto de unaconciencia que adquiere conciencia de símisma.La memoria de los orígenes- Sólo el cerebro humano se interroga sobre símismo... ¿Esto le distingue de los demás?- No sólo eso. Es capaz de exteriorizarfunciones en el medio. La herramientaprolonga la mano. El hombre puede hacerhoy todo lo que hacen los demás animales:61

correr como una gacela con un automóvil,volar como un águila con un ala Delta,evolucionar bajo el agua como un delfín,avanzar bajo tierra como un topo... Unamáscara, anteojos, un paracaídas, alas,ruedas... Ha ampliado también sus funcionessensoriales mediante la escritura, quepermite conservar la palabra y transmitir elpensamiento en el espacio y en el tiempo.Esto caracteriza el cerebro humano. No essólo una masa muelle de neuronas, ni unaestación telefónica que agrupa los circuitosdel cuerpo, ni siquiera un ordenador. Seextiende también al exterior, acoplado aotros cerebros humanos en el conjunto delplaneta. Es una red fluida, en continuareorganización, que reconfigura susneuronas en la acción y la reflexión.- En toda esta historia, se comprueba que lacomplejidad se desarrolla con la disposiciónde cosas simples: dos cuarks en el comienzodel universo, cuatro átomos simétricos parael carbono, sólo cuatro bases para losgenes, dos moléculas semejantes parafundar los mundos animal y vegetal, dosindividuos para el sexo... Como si en cadaetapa la naturaleza encontrara el caminomás sencillo para progresar.- De algún modo... Complejidad no escomplicación. Es una repetición deelementos simples que se reproducen yproliferan. Hoy sabemos simular estefenómeno en una pantalla de ordenador:partiendo de una forma elemental vemosque se constituyen dibujos elaborados a losque llamamos con el hermoso nombre de“formas fractales”, parecen alas demariposa, colas de hipocampos, montañas,nubes. La vida es así, repetitiva. El átomoestá en la molécula que está en la célula queestá en el organismo que está en lasociedad...- Llevamos en nosotros, entonces, las huellasde estos ajustes...- Exacto. Nuestro cerebro, con sus tresestratos, conserva la memoria de laevolución. También nuestros genes. Y lacomposición química de nuestras células esun fragmento pequeño del océano primitivo.Hemos guardado en nosotros el medio delque salimos. Nuestro cuerpo relata lahistoria de nuestros orígenes.62

LAS PROPIEDADES DE LAVIDAJoel De RosnayDejando de lado los virus, organismosincompletos, conviene repasar rápidamentelas características que presenta la vida.- Individualización: todos estos serespequeños son individuos delimitados por unamembrana; cada uno forma una totalidad,una unidad viviente autónoma.- Nutrición: se mantienen con vidaabsorbiendo o fabricando los alimentos quenecesitan para crecer y para mantener susfunciones vitales; los alimentos sonasimilados, vale decir, se convierten en lasustancia misma del organismo que sealimenta.- Respiración-fermentación: por medio dereacciones de combustión lenta,transforman la energía de los alimentos enenergía utilizable por la propia célula.- Reproducción: todos los seres vivos puedencrear copias exactas de sí mismos; estosmecanismos de división dependen de losácidos nucleicos.- Evolución: los organismos vivos pueden“evolucionar” como consecuencia de losmecanismos de mutación y de selecciónnatural.- Movimiento: algunos microorganismos sedesplazan de madera coordinada por mediode cilias o de flagelos.- Muerte: si se vierte formol en la gota deagua donde evolucionan los unicelulares,63

cesa toda actividad; los microorganismosmueren.Todo lo que vive sobre la Tierra deriva de losseres microscópicos de los que se ha habladoen este capítulo. Desde luego, en el curso dela evolución biológica han aparecido otraspropiedades: por ejemplo, el olfato, el instintoy la conciencia reflexiva. Pero antes de oír ode pensar es necesario vivir, y el objetivo deesta obra es buscar el origen y elfuncionamiento de la vida más elemental.Las tres funciones fundamentales de los seresvivos serían, entonces:1. La posibilidad de mantenerse vivo pormedio de la nutrición, la asimilación, lasreacciones energéticas de respiración yfermentación;2. La posibilidad de propagar la vida pormedio de la reproducción;3. La posibilidad de autoadministrarsemediante la coordinación, lasincronización, la regulación y el control delas reacciones de conjunto.Para evitar cualquier equívoco, y dado queestas funciones son tan propias del hombrecomo de la bacteria, conviene generalizar másy denominarlas autoconservación,autorreproducción y autorregulación.La estructura elemental capaz de cumplir lastres funciones fundamentales es la célula viva,constituyente de todo organismo viviente, seamicrobio o ser humano, y unidad elemental dela vida animal o vegetal. La célula viva es unasociedad de moléculas. Las tres funcionesfundamentales de la vida serían imposibles sinla red de comunicación que las integra yregula.Sin la comunicación intra e intercelular, nohabría vida. Esta comunicación se apoya enmoléculas portadoras de información queactúan como señales: por ejemplo, lashormonas. Estas señales son recogidas yreconocidas por receptores que a su vezinician las reacciones que permiten, porejemplo, sintetizar moléculas requeridas por lacélula, su reproducción o desplazamiento. Enesta red de comunicaciones, las proteínasocupan un lugar privilegiado. Algunas cumplenuna función pasiva, como ladrillos omateriales de construcción de las células;otras son activas, fabrican, transforman oreconocen otras moléculas. Cada una tieneuna función precisa (un “oficio”). Así sucedecon las enzimas (máquinas-herramienta oquímicos infatigables de la célula) o losanticuerpos, que protegen el organismo de losinvasores (microbios, virus).Aunque existen muchos tipos de células, suanatomía básica comprende casi siempre unamembrana, que asegura su individualidad y lasepara del mundo exterior pero sin aislarla;un citoplasma, jalea proteínica transparenteque rodea los órganos celulares (mitocondrias,cloroplastos...); un núcleo que contiene elmaterial genético.Partícula fundamental de la vida, la célula estambién una verdadera fábrica en escalamolecular. El cuerpo humano se compone deunos sesenta billones de células contráctilesde los músculos, células cardíacas que laten alunísono, células del cerebro (neuronas),agentes de comunicación, células de la retina(sensibles a la luz), células de la piel. Otrasson independientes y poseen capacidad dedesplazamiento: células rojas o blancas de lasangre, macrófagos, espermatozoides uóvulos, células sexuales.Así, el cuerpo humano es comparable con unasociedad de células que se comunican entre sípor medio de hormonas, nervios y el sistemainmunitario. Para comprender la vida, esnecesario penetrar en el corazón de la vida.En la célula misma, planeta misterioso en eluniverso de lo infinitamente pequeño...Estructura de una célula viva64

LA PERSPECTIVA HUMANASherman, Irwin W. y G. ShermanPRODUCCIÓN DE ENERGÍA ENPRESENCIA DE OXÍGENODurante la respiración anaeróbica, el ácidopirúvico forma o alcohol (como en las célulasde levadura) o ácido láctico (como en unmúsculo fatigado) (Cuadro 4ª), pero cuando eloxígeno es abundante, estos productos no seforman, y el ácido pirúvico tiene otro destino.Como hemos visto, este compuesto de trescarbonos es todavía muy rico en energía, y esevidente que una célula que pierde semejantemolécula, pierde también una fuente potencialde ATP. Si una célula fuera a existir solamentecon respiración anaeróbica, entonces deberíaconsumirse otra molécula de glucosa paraderivar otras dos moléculas de ATP. Aldescartar el ácido pirúvico u otras moléculasrelacionadas (ácido láctico, alcohol), la célulaanaeróbica desperdicia energía químicapotencial; puesto que si el ácido pirúvicopudiera degradarse más, la célula podríaobtener cantidades adicionales de energía sintomar más glucosa. Esto es lo que ocurredurante la respiración aeróbica, donde, elácido pirúvico se descompone en dióxido decarbono y agua. La producción principal deenergía para la célula ocurre durante estafase. Claramente, como lo dice el nombre deaeróbico, la degradación del ácido pirúvicoexige oxígeno.Durante la respiración aeróbica el ácidopirúvico se rompe para producir un fragmentode dos carbonos (llamado grupo acetil) ydióxido de carbono (Fig. 4-9).Simultáneamente, este último sale de la célulay el fragmento de dos carbonos se une a unacoenzima llamada coenzima A, que produceuna molécula llamada acetil-coenzima A(Fig. 4-9).Es evidente que una tercera parte de losátomos de carbono de la glucosa se hanconvertido en dióxido de carbono; los dostercios restantes están ahora como grupoacetil de la acetil-coenzima A. Los carbonosdel grupo acetil se oxidan para producirdióxido de carbono, mediante una serie cíclicade reacciones catalizadas por enzimas llamadaciclo de Krebs, o del ácido cítrico (Fig. 4-9).LA CÉLULACuando la acetil-coenzima A entra al ciclo deKrebs, el grupo acetil se une a un compuestode cuatro carbonos (ácido oxalacético) paraformar otro de cuatro carbonos (ácido cítrico),y en el proceso se libera la molécula decoenzima A. La coenzima A liberada por elgrupo acetil que entra en el ciclo, estádisponible para transportar más grupos acetila las enzimas de ciclo de Krebs. Mediante unaserie de reacciones catalizadas por enzimas, elácido cítrico se descompone en ácidooxalecético, el material inicial, que puedeaceptar otro grupo acetil; en el proceso, elgrupo acetil original se ha descompuesto paraproducir dos moléculas de dióxido de carbono.El ciclo de Krebs proporciona un mecanismocontinuo para descomponer los grupos acetil.Durante las reacciones del ciclo, el grupoacetil pierde sus hidrógenos; éstos se unen aloxígeno molecular y se convierten en agua através de una serie de reacciones llamadascadena respiratoria (Fig. 4-10).La cadena respiratoria consiste en unacascada de energía que implica una serie dereacciones entre enzimas y coenzimas pordonde pasan hidrógenos para reducir,finalmente el oxígeno y formar agua (Fig. 4-10). Por cada vuelta del ciclo de Krebs, haycuatro deshidrogenaciones, cada una libera unpar de hidrógenos. Así, en cada vuelta seproducen cuatro pares de hidrógenos. Cadapar de hidrógenos que bajan por la cadenarespiratoria genera tres moléculas de ATP;así, por cada vuelta del ciclo, se generan 12moléculas de ATP. Además de liberarhidrógeno para producir energía mediante lacadena respiratoria, la célula obtiene otrobeneficio del ciclo de Krebs, la producción deunidades usadas en la síntesis debiomoléculas. Algunos de los compuestosformados durante el ciclo pueden utilizarsepara producir aminoácidos y otroscomponentes celulares esenciales; estosproductos intermedios pueden salir endiferentes puntos del ciclo. De igual forma; lasmoléculas que no se necesitan para labiosíntesis pueden ser introducidas dentro delciclo en diferentes puntos, lo que permite a lacélula usar una mayor diversidad de productosalimenticios utilizables. El ciclo de Krebspuede considerarse como el eje metabólico dela célula.Examinemos ahora algunos de los detalles delflujo de energía a través de la cadenarespiratoria que permiten a la célula obtenermoneda energética, ATP. Cuando el ácidopirúvico se divide para producir acetilcoenzimaA y dióxido de carbono, pierde, también, unpar de hidrógenos. Éstos, lo mismo que los delos ácidos del ciclo de Krebs, se pasan a lacoenzima NAD, que se reduce (NADH 2 ) (Fig.65

4-10). El NADH 2 pasa sus hidrógenos a otroreceptor, la coenzima FAD (dinucleótido deadenina flavina, derivado de la vitaminariboflavina); la transferencia de hidrógenos esnuevamente una reacción de oxidación yreducción. El FAD, que tiene hidrógenos(FADH 2 ), puede pasarlos a una serie deenzimas llamadas citrocromos, proteínasconjugadas que contienen hierro en unaestructura cíclica (hem) y se parecen a lahemoglobina. Hay tres tipos de citocromos, yel último dona sus hidrógenos al oxígenomolecular (Fig. 4-10). La cadena respiratoriaconsta de NAD, FAD y los citocromos.En este punto podemos preguntarnos por quéla célula atraviesa semejante serie decomplicadas reacciones. La respuesta es quecon cada transferencia de la cadenarespiratoria (una reacción de oxidación yreducción) el hidrógeno baja de un estado deenergía elevada a uno de baja; en algunas deestas transferencias, se forma el ATP.Podemos comparar el transporte dehidrógenos en la cadena respiratoria, almovimiento del agua en la cascada deenergía, en la liberación de pequeñascantidades de energía a lo largo de la ruta.En resumen, escribamos nuestra ecuacióngeneral de oxidación y reducción:XH 2 + Y X + YH 2En la cadena respiratoria, el ácido pirúvico olos ácidos del ciclo de Krebs son: XH 2 y Y esNAD; la siguiente reacción sería:NADH 2 FAD NAD FADH 2YH 2 + Z Y + ZH 2ATPen la siguiente serie de pasos:citocromoFADH 2 citocromo FAD reducidoZH 2 + Cy Z + CyH 2y finalmente:citrocomo2ATPreducido oxígeno agua citocromoCyH 2 + O 2 H 2 O + CyLa ecuación completa para la degradaciónaeróbica de glucosa es la siguiente:C 6 H 12 O 6 + 6º 26CO 2 + 6H 2 OXH 2 Y X H 2 YFIGURA 4-10 Cadena respiratoria66

RESPIRACIÓN AERÓBICA:CONTABILIDAD DE COSTOSLa degradación del ácido pirúvico por lasenzimas del ciclo de Krebs y la transferenciade hidrógenos a lo largo de la cadenarespiratoria produce energía disponible para eltrabajo celular; en el proceso el ácido pirúvicose transforma en dióxido de carbono y loshidrógenos eliminados de él, se convierten enagua. ¿Qué tan eficiente es la respiraciónaeróbica? Por cada molécula de ácido pirúvicoque forma acetil-coenzima A, se produce unamolécula de NADH 2 que al pasar loshidrógenos a los citcromos, forma tresmoléculas de ATP. Puesto que se forman dosmoléculas de ácido pirúvico por cada u deglucosa, la producción neta par ala célula esde seis moléculas de ATP. De las dosmoléculas de acetil-coenzima A formadas dela molécula original de glucosa en cada vueltadel ciclo de Krebs, se generan 12 moléculasde ATP (cuatro deshidrogenaciones y tresmoléculas de ATP producidas pordeshidrogenación); debido a que son dosvueltas, el rendimiento neto de ATP es de 24moléculas de ATP. Recordemos ahora quedurante la respiración anaeróbica seprodujeron dos moléculas de NADH 2 . Si estoshidrógenos pasan a la cadena respiratoria, segeneran tres moléculas de ATP por cada parde hidrógenos, para sumar un total de seismoléculas de ATP. Lo que hace un gran totalde seis moléculas de ATP del ácido pirúvicoque van a formar acetil-coenzima A, 24 ATPde la secuencia del ciclo de Krebs de la cadenarespiratoria y seis ATP provenientes de lasecuencia glucólisis-cadena respiratoria. Elrendimiento total de la respiración aeróbica esde 36 moléculas de ATP; a esto hay queañadir las dos provenientes de la respiraciónanaeróbica, de modo que la célula obtiene 38moléculas de ATP de la oxidación completa dela glucosa.Ahora, calculemos la eficiencia mediante unasimple operación aritmética. Hicimos notarque la energía total que se obtiene de 1 molde glucosa es de alrededor de 700 calorías.Mediante las respiraciones anaeróbica yaeróbica, la célula capta 38 moléculas de ATP,lo que equivale a 380 calorías. La eficiencia dela respiración combinando la anaeróbica y laaeróbica es, por tanto, de 54% (380/700 x100 = 54%. Esta eficiencia es mucho mejorque la de cualquier motor térmico que se hayainventado (la eficiencia promedio del motortérmico es de alrededor del 30%). Sipudiéramos fabricar un motor que emplearaprincipios similares a los que emplea la célula,disminuirán la escasez de electricidad y decalefacción y los problemas de transporte;habría abundancia de energía para todos.CUADRO 4B ¿Por qué mata el cianuro?Los citocromos pueden reaccionar con elcianuro. El efecto letal de la cámara de gas(el gas cianuro se genera añadiendocomprimidos de cianuro de sodio a un ácidocomo el clorhídrico) depende de que el hierrodel citocromo se enlace con estas sustanciasirreversiblemente. Así, las enzimas delcitocromo se inactivan y no transfierenelectrones. Las células aeróbicas que nopueden obtener energía de la glucosa sedegradan y mueren. Ésta es la razón por laque el cianuro causa la muerte¿DÓNDE SE USA EL ATP?El ATP proporciona la fuerza motriz para casitodas las actividades celulares, entre ellas lamuscular y la nerviosa, el movimiento de ciliosy flagelos, el transporte activo y una ampliavariedad de procesos metabólicos requierenenergía. Describiremos algunos de estosfenómenos con mayor detalle más adelante(Caps. 17 y 20).Cuando las sustancias tienen que entrar osalir de las células contra un gradiente deconcentración, se requiere energía. Enalgunos casos, esto se llama transporte cuestaarriba. El bombeo de sodio hacia fuera de lacélula, requiere ATP, si no lo hay (por unenvenenamiento, por ejemplo) el proceso sedetiene. El trabajo de sacar el agua que entraen la célula por ósmosis requiere ATP. En estaforma, el ATP participa en el trabajo de lascélulas de nuestros riñones, que conservannuestro equilibrio de agua.Las células nerviosas desempeñan un trabajoeléctrico y aquí nuevamente el ATP intervieneen el movimiento de las moléculas cargadas(llamadas iones) a través de la membranacelular, generando así un potencial eléctrico;el movimiento de esta carga eléctrica es labase de la transmisión de los mensajesnerviosos. Si el sistema ATP es envenenadocon una sustancia, como el gas neurotóxico,se produce una parálisis porque no puedengenerarse mensajes eléctricos.La fabricación de moléculas, esto es, laformación de nuevos enlaces químicosdepende del ATP. En las plantas verdes el ATPse forma durante la llamada fase luminosa dela fotosíntesis, y subsecuentemente se usapara sintetizar carbohidratos (azúcares) a67

partir del CO 2 . De estos carbohidratosdependemos todos respecto a la energía.Así, en la economía de la vida, la moneda delreino es el ATP (Fig. 4-11). El ATP es elintermediario común de intercambio en lasreacciones que requieren energía y en las quela producen.RECOLECCIÓN DE ENERGÍA QUÍMICA:EVOLUCIÓN Y LOCALIZACIÓN CELULARTodas Las células, sean anaeróbicas oaeróbicas, tienen el esquema anaeróbico paraextraer energía de la glucosa. Parecería, portanto, que durante la evolución (desarrollo) dela vida celular, los organismos anaeróbicossurgieron primero, y que el sistemarespiratorio aeróbico se añadió más tarde alanaeróbico. Esta línea de razonamiento ajustabien con nuestras deducciones acerca delorigen de la vida, puesto que la atmósfera dela Tierra primitiva era reductora y losorganismos aeróbicos no podían funcionar enella; más tarde, cuando hubo oxígenodisponible, los organismos anaeróbicos debenhaber adquirido la capacidad de utilizarlo en larespiración celular. En virtud de esto, sumetabolismo se hizo más eficiente, y pudieronconservar mayores cantidades de energía (enforma de ATP) por cada molécula de sustanciarica en energía que ingerían.Las células son transformadoras de energíaquímica, pero ¿dónde se localiza en la célulala fábrica de energía? ¿en qué forma lamaquinaria para la producción de energía seajusta dentro de l a célula? Hemos visto quehay una considerable división del trabajodentro de las células, que algunas funcionescelulares están restringidas a estructuras ocompartimentos específicos denominadosorganelos. Los procesos de producción deenergía que ocurren en la célula tambiénestán en forma de compartimientos. Si selicua a alta velocidad un fragmento de hígadode modo que se homogenice, y luego se lecentrífuga, se obtendrían dos partes: unasolución acuosa y un sedimento (Fig. 4-12).Las reacciones de la respiración anaeróbicacatalizadas por enzimas ocurren en la porciónsoluble del citoplasma, en la parte del hígadoque se separó en la solución. Aunque lasenzimas están probablemente organizadas, nose presentan en una configuración geométricafija y observable. Los fenómenos enzimáticosque se llevan a cabo durante la respiraciónaeróbica, no ocurren en la porcióncitoplásmica soluble de la célula, sino en unorganelo especial, la mitocondria. Estasmitocondrias se encontrarían en el sedimentode la muestra del hígado fraccionado. Lamitocondria ha sido llamada la planta deenergía de la célula porque es el principal sitiode obtención de energía proveniente de laglucosa. Ya se mostraron ilustraciones demitocondrias como se observan bajo elmicroscopio electrónico (Pág. 33). La matrizcontiene las enzimas del ciclo de Krebs, entanto que las enzimas de la cadenarespiratoria están en las membranasmitocondriales interiores, las crestas.Imaginemos la degradación sistemática deuna molécula de ácido pirúvico; las 15enzimas de la secuencia se localizan en serieen las mitocondrias, y los electrones ehidrógenos son extraídos en forma gradual. Lasecuencia enzimática se ajusta a la estructurageométrica de la mitocondria. Podemoscomparar esta situación con la línea deensamble de una fábrica; las enzimas ycoenzimas se alinean y, como si fueran unabrigada que trabaja con cubos, extraen loselectrones y los hidrógenos para pasarlosfinalmente al oxígeno molecular, en esteproceso se produce ATP, que está disponiblepara el uso de toda la célula.RESUMEN1. La energía es la capacidad de efectuar untrabajo. La energía potencial es energíaalmacenada; la energía cinética es energíaen acción. Las células vivas dependen dela liberación y uso de energía que provienede los alimentos para sobrevivir.2. Las leyes de la termodinámica establecenque la energía no se crea ni se destruye.PROCESAMIENTO DE LOS ALIMENTOS:DIGESTIÓN¿POR QUÉ COMEMOS?Todos reconocemos lo que es el alimento. Aveces el solo hecho de pensar en alimentosnos hace agua la boca. Pero ¿por quénecesitamos comer? La mayoría de nosotrosrespondería diciendo: “comemos para vivir”.Intuitivamente, cada uno de nosotrosreconoce que la vida depende de unsuministro de alimentos, y todos sabemos quetenemos una continua y constante demandade materia y energía (Caps. 3 y 4). De losalimentos obtenemos los materialesnecesarios para el crecimiento, la reparación yla energía. Como Walter de la Mare lo señaló:68

Es una cosa sumamente raratan rara comopuede serque cuanto come la Señorita Tse convierte en Señorita T. 17Nuestras células, como las de la Señorita T,necesitan que los nutrientes o sustanciasreguladoras contenidas en los alimentos esténdisponibles en los líquidos de los tejidos enuna forma soluble. Sin embargo, los alimentosque comemos son sustancias complejas, confrecuencia insolubles. Por tanto, el problemaque se le presenta al cuerpo con el desayuno,la comida o la cena consiste en descomponerlos productos alimenticios complejos enmoléculas pequeñas y solubles que puedanatravesar las membranas de las células delaparato digestivo. El proceso mediante el cualnuestros alimentos se descomponen y pasande sustancias complejas e insolubles asolubles y simples, se llama digestión. Éstaes una función especial del sistema deórganos denominada tubo digestivo(llamado también, conducto alimentario otubo gastrointestinal (GI)) Una vez que elalimento es digerido, el tubo digestivodesempeña otra función: absorbe lassustancias solubles y las pone a disposición delas células del cuerpo mediante los líquidoscorporales. Finalmente, el digestivo eliminalos residuos alimentarios que no pueden serdigeridos o absorbidos.APARATO DE INGESTIÓN:PROCESAMIENTO DE ALIMENTOSEl tubo digestivo es continuo desde la bocahasta el año (Fig. 11-1a); si se extendiera,mediría casi 30 pies de longitud. En la vida,sin embargo, el tono muscular (un estadosostenido de contracción parcial) acorta sulongitud a una extensión de 12 a 15 pies. Lasparedes tienen cuatro capas: el revestimientomás interno (la mucosa) consta de célulasepiteliales; la capa que sigue (la submucosa)está formada de tejido conjuntivo con fibras,vasos sanguíneos y terminaciones nerviosas;las capas más externas son musculares: lainterna tiene una orientación circular de lasfibras; la externa, un ordenamientolongitudinal (Fig. 11-1b). El revestimientoformado por la mucosa del tubo digestivosecreta una sustancia mucosa, viscosa, y enalgunos sitios produce también jugosdigestivos. Este moco lubrica el tubo, facilitalos movimientos de los alimentos a lo largo deél, protege las delicadas células epiteliales17 De “Miss T” de Walter de la Mare. Reimpreso conpermiso de The Literay Trustees of Walter de la Mare yLa Society of Authors como sus representantes.contra las sustancias abrasivas que hay en losalimentos y proporciona una envolturaprotectora que resiste la acción de las enzimasde los jugos digestivos.Aunque el tubo digestivo suele denominarse“las entrañas”, en un sentido bastante real,cualquier sustancia presente dentro de él noestá totalmente en el cuerpo. El tubo digestivova de la boca al ano y está rodeado por elcuerpo, pero las sustancias que hay en el tuboestán tan fuera del cuerpo como un dedocolocado en el hueco de una argolla está fuerade la sustancia de la argolla.TABLA 11-1 Organización funcional delsistema digestivoEstructura Descripción ActividadBocaFaringeContiene losdientes, lalengua y lasaberturasde lasglándulassalivalesEstructurasque tienenen común elsistemadigestivo yelrespiratorioTiempoempleadopor losalimentosLos dientes Minutosmuelen ydespedazan elalimento,ofreciendo asíuna gran áreasuperficial parala acción de lasenzimas. Lalengua ayuda alos dientes yenrolla elalimento paraformar el bolopreparándoloparaladeglución. Lasaliva diluye yhumedece elalimento. Elmoco une elalimento ylubrica el boloparaladeglución. Cadadía se producede 0.5 litros a0.5 galones desaliva.Elbolo Segundosalimenticio esempujado a lafaringevoluntariamentepor la lengua. Deaquí, una acción(reflejo)involuntariacontinúa laaccióndeglutoria.69

Esófago Tubo de 10pulgadasque conectala faringe yel estómagoEsfínterCardíacoEstómagoEsfínterPilóricoBandamuscularque cierra laentrada delestómagoBolsamuscular enforma de lcon unacapacidadaproximadade 1 qt,debajo delas costillas,que actúacomodepósito dealimentos;lasglándulasgástricas ymucosassecretanalrededorde 2 qt dejugogástrico aldíaMúsculo quecierra lasalida delestómagohacia elintestinodelgado.Las paredesplegadas sedistienden, y lasondasperistálticas dela contracción delos músculosimpulsan elalimento hacia elestómago. Loslíquidos pasancon mayorrapidez, graciasa la gravedad.Las ondasperistáticashacen presióncontra el esfíntery hacen que seabra. Loslíquidos sonretenidos hastaque llega la ondaperistática.Las paredesmuscularesagitanysubdividen aúnmáslosalimentos. Lasfinas partículasse mezclan conel jugo gástrico yel moco yproducen unquimo espeso.La secrecióngástrica y lamovilidad delestómago estánreguladas porfactoresnerviosos yhormonales. Lafunción dealmacenamientoelimina lanecesidad demuchas comidaspequeñas.El quimo gástricosevacíaperiódicamenteen el intestinodelgado. (Elvaciado delestómago escontrolado porvarios factoresque actúan sobreel esfínter).4 a10 segpara lossólidosSegundos2 a 6 hSegundosIntestinodelgadoTubo muscular Conserva elenroscado de 21 quimo enpies, con un movimientodiámetro de 1 mediantepulgada,movimientosrevestido por de agitación.glándulas y Las glándulasvellosidades secretanabsorbentes diariogalones1.5democo y agua.Consta de tres Laregiones:desintegraciónde las célulasepiteliales deDuodenoYeyunolas paredeslibera enzimasdigestivas.IleonPáncreas Glándula grandecon abertura alduodeno y queproduce jugopancreático*Hígado + yVesículabiliarContinúadigestiónhidrolíticalaSe absorbenlos materialesdigeridosSe absorbenlos materialesdigeridosLas enzimaspancreáticasprosiguen ladigestiónhidrolítica delas sustanciasnutritivas.La secreciónpancreáticaestá reguladapor factoresnerviosos yhormonales.El hígadoproduce La bilis seel duodeno + convierte enbilis acuosa de vierte en elcolor verde duodeno, y suoscuro, que se secreción estáconcentra y regulada poralmacena en la nervios yvesícula biliar, el hormonas.conducto biliar Ayuda aconecta la emulsionar lasvesícula biliar con grasas (laspequeñasgotitas), loqueproporcionaun área desuperficiemayor para laacción de laenzima lipasa.5 a 6h70

EsfínterileocolónicoCiego yapéndiceColonintestinogruesoRectoeVálvula queguarda laabertura entre losintestinosdelgado y gruesoSacos ciegos enla unión de losintestinosdelgado y gruesoTubo en forma deU, con paredesgruesas, con undiámetro de 2.5pulgadas yaproximadamente5 pies delongitud; secretamoco; contienegran número debacteriasEvita el reflujodel intestinogrueso alintestinodelgado.No esfuncional(vestigial) enlos sereshumanos. Enlos herbívoroscontienebacterias quesonimportantespara ladigestión dela celulosa.Absorbe aguadel quimo. Elperistaltismocompacta losresiduos comoheces. Lasalmacenaantes de laevacuación. Elmoco lubricalas heces yprotegecontra losjugosdigestivosprovenientesdel intestinodelgado. Lasbacteriasactúan sobrecualquieralimento nodigerido ysintetizansustanciasútiles, porejemplovitaminas ygases, comometano yácidosulfhdrico,que da olor alas heces.Continuación del Diariamenteintestino grueso se eliminanprotegido por la como hecesválvula ileosecal alrededor deproximalmente y 0.5 libras depor los esfínteres materialanalesdistalmente;depósito queindigerible,compactado,másalmacena las pigmentosheces.(que le dancolor a lasheces) ySegundos12A24 hbacterias (10-50% de lasheces). Losesfínteresileónico y analregulan elvaciado delrecto,controladospor el reflejode defecación*El páncreas también produce insulina ycosa, pero éstas son secretadas directamenteen la sangre (Cap. 16)+ El hígado es un regulador importante denutrientes después de su digestión yabsorción.El procesamiento de los alimentos por el tubodigestivo ocurre de la siguiente manera. Tresveces al día, más o menos, entran alimentosal conducto alimentario a través de la boca,donde son degradados mecánicamente por laacción desgarradora, trituradora y cortadorade los dientes; la acción agitadora de lalengua y la secreción de la saliva le dan alalimento la forma de una bola flexible, o bolo.El alimento pasa luego a la garganta (faringe)y es deglutido. De la garganta es transportadoal estómago por el esófago y luego pasa alintestino. El paso del alimento a lo largo delconducto se efectúa mediante movimientosmusculares rítmicos llamados peristálticos(Fig. 11-2); empujada e impulsada pormúsculos, la carga sufre cambios mecánicos yquímicos: el estómago agita los alimentos ylos mezcla con moco de modo que asumanuna consistencia pastosa empezando, aquí ladigestión. Más tarde, los alimentos pasan alintestino delgado, donde desembocan “víastributarias” que llevan enzimas digestivas;casi toda la digestión ocurre en el intestinodelgado, y lo que era una carga bruta seconvierte en una mezcla de sustanciassolubles y líquidas. Los materiales solublesson transportados a través de la paredintestinal al torrente del sistema circulatorio.Absorbidos y puestos en la circulación, losconstituyentes moleculares de los alimentosentran en las células corporales, donde sonutilizados para obtener energía, reparar yconstruir nuevas células. Las sustanciasremanentes no digeridas (heces) pasan alintestino grueso y salen del tubo digestivo porel ano.Ahora que hemos examinado la organizacióngeneral del tubo digestivo, hagamos un viajemás detallado y observemos sus funcionesespecializadas. En la Tabla 11-1 se muestran71

los detalles del viaje seguido por los alimentosque comemos.DIGESTIÓN: DEGRADACIÓN DE LOSALIMENTOSEl tubo digestivo es muy poco selectivo. Casitodas y cada una de las cosas digeribles quecomemos son absorbidas sin ninguna clase deselectividad. (Otros órganos, como el hígado yel páncreas, son los que realmente establecenlos niveles de los nutrientes transportados enla sangre). La descomposición enzimática delos alimentos en el tubo digestivo ocurremediante hidrólisis. La hidrólisis separa lasmoléculas por adición de agua. (Para elestudio de las reacciones hidrolíticas véase elcapítulo 3). En este tipo de reacciones, elcambio energético en las moléculas mismas esinsignificante; esto es se pierde poca energíaquímica de los alimentos. Más aún, lasreacciones hidrolíticas no requieren energía(no se consume ATP). En el estómago y en elintestino las proteínas son digeridas hastapolipéptidos y, en último término, hastaaminoácidos; las grasas se descomponen englicerol y ácidos grasos, los azúcares yalmidones se hidrolizan para darmonosacáridos y los ácidos nucleicos sedegradan en nucleótidos.La Tabla 11-2 enumera las enzimas y otrassustancias secretadas por el conductoalimentario y sus órganos, e indica su acciónsobre los componentes de nuestros alimentos.ABSORCIÓN: ASIMILACIÓN DE LOSALIMENTOSLa digestión química reduce lo que alguna vezfue una comida deliciosa en una solución deácidos grasos, glicerol, glucosa, fructosa,nucleótidos y aminoácidos. Si estas pequeñasy solubles moléculas van a utilizarse dealguna forma por las células corporales, debenser extraídas del intestino hacia la corrientesanguínea. El proceso de transporte de losnutrientes y el agua del intestino y pasarlos ala sangre constituye la absorción.TABLA 11-2 Enzimas digestivas y productos relacionados del tubo digestivo y sus órganoscorrelativosÓrgano Enzima Acción Otros comentariosBocaAmilasa salival(ptialina)Almidón-maltosaDe 5 a 10% es hidrolizadoen la boca; hasta 50% secontinúa en el estómago. ElpH neutral de la saliva esideal para la acción deptialinaEstómago Ácido clorhídrico al0.5% (ph 1-3)*Pepsinógeno-pepsinaLa acidez inactiva la ptialinacuando se subdivide el bolo,esteriliza los alimentos,destruye las bacterias.PepsinaProteínas-polipéptidosEl estómago secretapepsinógeno inactivo, quees activado por el pH bajo.Esto evita la autodigestión,puesto que las células querevisten el estómago noestán expuestas ala pepsina72

intracelularmente.Moco*Protege la mucosa delestómago de la pepsinaLipasa gástricaGrasas – ácidos grasosReninaAyuda a la digestión dela lecheCaseína-requesónAlta en lactantes y niños.Cuaja la leche, lo que haceque permanezca en elestómago más tiempo para ladigestión de las proteínas porel jugo gástrico. El pH óptimoes 5-6, que sólo se encuentraen los jóvenes.Intestinodelgado‘Carbonato de sodio(ph8-9)*Neutraliza el quimoácidoProporciona el pH adecuadopara la acción de jugopancreático y las enzimasintestinales.‘Moco* Reviste las paredesintestinales para protegerlasDigestión‘Enterocinasa Tripsinógeno-tripsina de las‘Tripsina Proteínas polipéptidos proteínas‘Quimotripsina Proteínas-polipéptidos La quimotripsina es activadapor la tripsina‘CarboxipeptidasaProteínas-polipéptidos‘AminopeptidasaPolipéptidosaminoácidos“Amilasa Almidón-maltosa Digestiónde“MaltasaMaltosa-glucosaloscarbohidratos73

‘Lactasa Lactosa-galactosa yglucosa“Sucrasa Sacarosa-fructosa yglucosa“LipasaÁcidos grasos y glicerolBilis* Emulsiona las grasas Contiene bilirrubina (productode la descomposición de lahemoglobinal), varias sales ycolesterol.Digestión delas grasas“Ribonucleasa Ácidos nucleicos –mononucleótidosDigestión delos ácidosnucléicos“Desoxirribonucleasa‘ Liberada por las células epiteliales del intestino que se desintegran.“ Secretada por el páncreas.* Estos productos no son enzimas, pero ayudan al proceso digestivo como se indica.El estómagoCuando llega al estómago lo que fue un boloalimenticio finamente dividido, ya ha sidodescompuesto en una solución ácida depolipéptidos, gotas de grasa finamentesuspendidas y almidones degradadosparcialmente. Sólo unas cuantas sustancias seabsorben en forma directa a través de lasparedes del estómago. Una de éstas es laaspirina, un ácido débil, y también el alcoholetílico. El alcohol etílico es hidro y liposolubley se difunde con rapidez a través de lasuperficie epitelial del estómago para entraren la sangre. Ésta es la razón por la cual susefectos se manifiestan tan rápidamente.Aunque se absorbe en el estómago, esteproceso es más rápido a través de las paredesintestinales porque éstas tienen mayorsuperficie. Es posible reducir los efectosinmediatos del alcohol, esto es, elembotamiento de los centros superiores delcerebro y la euforia concomitante, al disminuirla absorción intestinal. Beber leche antes deingerir alcohol o comer bocadillos de queso oentremeses muy grasosos, demora el vaciadodel estómago y, en consecuencia, lentifica laabsorción del alcohol, pero no la evita deltodo.74El intestinoAproximadamente 90% de los alimentosdigeridos se absorbe en el espacio de 20 a 25pies del intestino delgado; el duodeno tieneaproximadamente 1 pie de longitud, elyeyuno, de siete a ocho pies, y el ileonalrededor de 12 pies (Fig. 11-1). Además,cerca de 10% del agua y la sal totales delcuerpo entran al día en el intestino delgadocomo secreciones de las diversas glándulasdigestivas, y aproximadamente 90% seabsorbe hacia la corriente sanguínea. Si todael agua secretada en los intestinos se perdieracon las heces, nos veríamos frente a un serioproblema de deshidratación.Puesto que el intestino delgado es el sitiodonde se absorben las sustancias nutritivas ycasi toda el agua, deberíamos esperar quetuviera una gran área superficial deexposición, y éste es exactamente el caso. Elintestino delgado es bastante largo y estádentro de la cavidad abdominal en formareplegada (Fig. 11-1) de modo que sólo por sulongitud ofrece una gran superficie deabsorción. Sin embargo, esto no es todo, yaque la superficie del intestino delgado tambiéncontiene pliegues y una enorme cantidad deprolongaciones, digitiformes llamadasvellosidades (del latín villus = pelo tupido)

que se proyectan hacia su cavidad (Fig. 11-3).Tanto los pliegues como las vellosidadesaumentan muchísimo la superficie deabsorción de la pared intestinal, más que sifuera completamente lisa. Se ha calculado quela superficie total del intestino delgado es de 2mil pies cuadrados, o sea aproximadamente100 veces la superficie de la piel. Además,cada vellosidad está cubierta por célulasepiteliales, y la membrana de cada célulatiene muchas microvellosidades, queaumentan más el área superficial de absorción(Fig. 11-4). Así, la superficie del intestinodelgado es muy semejante a una toallaabsorbente, con sus numerosas y finasproyecciones que facilitan la absorción delagua; una toalla de baño tejida, sin su lanilla,tiene menos poder de absorción.Las vellosidades se mueven hacia delante yhacia atrás, cada una independientemente dela otra, en forma muy semejante a un campode trigo mecido por la brisa, y estosmovimientos tienen un origen muscular. Elmovimiento es mayor después de una comida,de modo que el proceso de absorción es másrápido. Las células que se encuentran en lasuperficie superior de las vellosidades seeliminan y reemplazan en forma continuacomo resultado de la actividad mitótica de lascélulas que se encuentran en su base, y cada36 horas se reemplaza todo el epiteliointestinal. La continua descarga de células enel espacio intestinal suma aproximadamentela cantidad de ¡0.5 libras de células cada día!El paso de sustancias nutritivas a través de lascélulas del intestino delgado no es pasivo y lavelocidad con la que ocurre no puedeexplicarse sólo por difusión. Más bien,depende del acortamiento de las vellosidades,lo mismo que la acumulación activa yselectiva de materiales que requieren el gastode una considerable cantidad de energíametabólica. ¿Por qué se requiere energía parala absorción selectiva de las sustanciasnutritivas? Para mover las moléculas de unaregión de baja concentración (en el intestino)a una de mayor concentración (en elintestino) a una de mayor concentración (lacorriente sanguínea) se requiere el transporteactivo de las moléculas “cuesta arriba”, por asídecirlo, y la energía para esos movimientos laproporciona el ATP. Como puede haberseprevisto, las células con vellosidades delintestino delgado están bien provistas demitocondrias para generar esta “fuerza demovimiento”.75

FIGURA 11-3 Intestino delgado. a) Estructura del intestino delgado (región duodenal) y glándulasrelacionadas. b) Detalle de la pared del duodeno. c) Estructura de las vellosidades.76

CUADRO 11 A Una mirilla en el estómagoEl 6 de junio de 1812, en una pequeñacomunidad e la frontera entre Canadá y elestado de Michigan, Alexis St. Martínaccidentalmente disparó su mosquete y seabrió un gran agujero en el costado izquierdodel abdomen. William Beaumont, un cirujanodel ejército destacado en el cercano fuerte deMackinac, examinó al joven a los 30 minutosdel accidente y atendió la herida de St. Martín,pero dio pocas esperanzas de que elmuchacho de 18 años de edad pudierarecuperarse. St. Martín era joven y vigoroso, yno sólo sobrevivió, sino que se recuperó muybien. Sin embargo, su herida cicatrizó en unaforma peculiar: un túnel de 2.5 pulgadas deancho permaneció abierto en su costado, yéste conducía a través de la piel y losmúsculos de la pared abdominal directamentehasta el estómago. La comida y la bebidasalían por la perforación, a menos que seevitara esto mediante una compresa y unvendaje.La fístula (abertura anormal) de St. Martínproporcionó a Beaumont una notableoportunidad para asomarse al aparatodigestivo, y el médico conservó al joven comosirviente en su casa. St. Martín efectuabadiversos trabajos domésticos; tuvo hijos ydisfrutaba de buena salud y vigor comocualquier hombre en general.Periódicamente, Beaumont usaba al jovenpara hacer experimentos sobre los procesosdigestivos introduciendo diversos materialesen el estómago por el agujero, sellando laabertura con un vendaje para evitarfiltraciones y extrayendo luego los materialesintroducidos para evaluar los cambios. He aquíel primer experimento registrado:1 de agosto de 1825. A las 12 de la mañanaen punto introduje en el estómago por laperforación los siguientes alimentos,suspendidos en un hilo de seda, atados adistancias adecuadas para que pasaran sincausar dolor: un pedazo de carne muysazonada; uno de carne de puerco, grasosa,cruda y salada; uno de carne cruda salada,magra; uno de carne salada hervida, uno depan rancio; y col cruda, picada; cada pedazopesaba alrededor de 8 gr; el muchachocontinúa con sus trabajos ordinarios en lacasa.A la 1 en punto p.m. saqué y examiné losproductos introducidos: encontré que la col yel pan, habían sido medianamente digeridos.Los pedazos de carne no habían cambiado.Los regresé al estómago.A las 2 en punto p.m. las saqué y examiné denuevo: encontré que la col, el pan, la carne depuerco y la carne hervida habían sidodigeridos limpiamente y habían desaparecidodel hilo; los otros pedazos de carne habíansufrido muy poco cambio. Las regresé una vezmás al estómago.A las 3 en punto p.m., las examinénuevamente y encontré que la carne sazonadaestaba parcialmente digerida: la carne crudaestaba ligeramente macerada en la superficie,pero su textura general era firme y estabaentera. El olor y el sabor de los líquidos delestómago eran ligeramente rancios; y elmuchacho se quejaba de cierto dolor y demolestias en el pecho. Regresé las piezas alestómago otra vez.W. Beaumont, Experiments and Observationson the Gastric juice and thePhysiology ofDigestión, Pittsburgh, Allen, 1833.St. Martin y Beaumont siguieron colaborandodurante 8 años; St. Martín permaneció conbuena salud y sobrevivió a Beaumont 27 añosy murió a los 76 años de edad. Hoy e díasabemos mucho acerca de la función del tubodigestivo, pero fue una notable serie decircunstancias la que permitió a Beaumontasomarse al estómago por primera vez, hace150 años.FIGURA 11-4 Micrografía electrónica de lasmicrovellosidades que revisten el duodeno(Cortesía de K. R. Porter).77

¿A dónde van los nutrientes absorbidos?Cuando cruzan el revestimiento epitelial de lasvellosidades, entran en la región central, quecontiene un lecho capilar de vasos sanguíneos(Fig. 11-3), una arteriola, una vénula y unvaso linfático, el quilífero. Los aminoácidosse utilizarán para el crecimiento, reparaciónenergía. El hígado regula el nivel deaminoácidos y azúcares en la sangre y actúacomo un regulador de la absorciónindiscriminada de nutrientes por el tubodigestivo y los requerimientos específicos delas células corporales. También las vitaminas,los minerales y el agua entran en la sangre yson transportados a las diversas células.Aunque los ácidos grasos y el glicerol entrenen las células epiteliales, se recombinan paraformar grasas neutras (llamadas triglicéridos).Más de 60% de la grasa entra en los vasosquilíferos en forma de diminutas gotas, ello lesda una apariencia lechosa (lacteus = lechoso).Los vasos quilíferos vierten en los vasoslinfáticos que, en último término, desembocanen la circulación sanguínea, a través de lasvenas yugular y subclavia en el cuello (Cap.12). Una parte de la grasa absorbida sealmacenará en las células de tejido conjuntivollamado tejido adiposo, algunas se utilizaránpara sintetizar membranas, y el resto seráutilizado para obtener energía.DEFECACIÓN: EXPULSIÓN DE DESECHOSLos residuos de los alimentos que no puedendigerirse o absorberse salen del intestinodelgado y pasan a través de la válvulaileocolónica al intestino grueso. Allí, el agua ylas vitaminas (producidas por las bacteriasintestinales) son absorbidas y los materialesde desecho son comprimidos en heces.Los movimientos peristálticos en el colon sonlentos, y 99% del tiempo no haycontracciones, pero cuando el colon se llenaen exceso, se presentan fuertes ondasperistálticas y la materia fecal es propulsadagrandes distancias a lo largo del colon. Laparte inferior del colon (el recto) está rodeadopor dos bandas circulares de músculosllamadas los esfínteres anales (literalmentedel griego “aquello que aprieta”). Cuando losesfínteres se relajan, se abre el paso y elmaterial puede salir; cuando están contraídos,la salida está cerrada.FIGURA 11-5 El sistema portal hepático. Lasangre es llevada directamente del estómagoy los intestinos al hígado, por las venasmesentéricas, gástricas y hepáticas portales.Las venas hepáticas la trasladan luego alcorazón, por medio de la vena cava interior.Cuando las materias fecales se acumulan en elrecto, se inicia un reflejo especial dedefecación mediante la excitación determinales nerviosas que envían sus impulsosa la médula espinal. Los impulsos derespuesta se transmiten al colon, al recto y alesfínter anal interno y provocan la contracciónde los músculos en las paredes del colon y delrecto y la relajación del esfínter, que a su vezprovoca el vaciado de los intestinos (colon yrecto), porque el esfínter anal externo es unmúsculo esquelético voluntario que cierra laabertura exterior del ano, y puede sercontrolado conscientemente. Si el momentono es conveniente para vaciar los intestinos,el esfínter anal externo evita la defecación, apesar del reflejo. Cualquier padre que hayatratado de adiestrar a un niño en ladefecación, reconoce cuánto tiempo se lleva eldesarrollar tal control consciente del esfínteranal externo.A la mayoría de nosotros nos es familiar eldeseo natural de defecar después de unacomida pesada o después de la primer comidadel día. Esto es provocado por los reflejosgastrocólico yduodenocólico. El llenado delestómago y del duodeno estimula los nerviosreceptores en las paredes de estos órganos.Los impulsos viajan a la médula espinal yregresan al colon, donde estimulan los78

músculos de las paredes y aumentan elperistaltismo. Como resultado, el materialfecal se mueve con rapidez a todo lo largo delcolon y aparece el reflejo de defecación. Elvaciado del recto después de cada comida esmás evidente en los lactantes y en losancianos, en quienes el control del esfínteranal externo es débil.NUTRICIÓN: USO DE LOS NUTRIENTESPROCESADOSAntoine Laurent Lavoisier (1743-1794) fue unaristócrata elegante y un brillante científicoquien halló su fin bajo la guillotina durante laRevolución Francesa. Fue ejecutado no acausa de sus trabajos científicos, sino por queera recolector de impuestos de Luis XVI.Cuando en su juicio se le pidió al juez queperdonara la vida de Lavoisier, replicó: “LaRepública no necesita científicos”. Después dela ejecución, un antiguo amigo de Lavoisierhizo esta observación: “Llevó sólo un segundocortar su cabeza; cien años no seránsuficientes para producir otra semejante”.Antes de su muerte prematura, Lavoisierestableció con toda claridad que los alimentosse quemaban (oxidaban) en las fábricasquímicas del cuerpo y que en esta forma eracomo los organismos vivos obtenían suenergía. Lavoisier también demostró que elcontenido energético de cualquier combustible–un montón de carbón, lo mismo que un cubode azúcar o una libra de carne- podríadeterminarse simplemente quemándolos ymidiendo el calor liberado como calorías.Desde la época de Lavoisier hemos sidocontadores de calorías. Ciertamente, todossabemos que los alimentos, lo mismo quecantidades diversas del mismo alimento tienendiferentes valores calóricos. En general puededecirse que una cantidad dada de grasacontiene más del doble de calorías que unacantidad igual de proteínas o decarbohidratos.Toda la energía que el cuerpo oxida en losalimentos aparece en último término comocalor, que se disipa en el ambiente. Laintensidad con que se produce el calor es iguala las demandas energéticas del cuerpo, y aesto se le llama índice metabólico. El índicemetabólico es una medida de las demandasenergéticas en determinado tiempo. Puedemedirse y expresarse en calorías. Para unapersona promedio que pese 150 libras, lacantidad de energía mínima requerida paraquedarse en cama sin hacer absolutamentenada, es de 1500 a 1800 calorías. A esto se lellama metabolismo basal BMR), y laenergía se utiliza para conservar las funcionesdel corazón y los movimientos respiratorios y,en general, para sostener vivas las células delcuerpo. El metabolismo basal varía con elsexo y con otros factores (entre ellos, la edad,las hormonas y el estado nutricional delcuerpo). Una mujer promedio tiene un índicemetabólico algo más bajo (de 15 a 20% másbajo) que un hombre promedio y, así,requiere menos calorías. Por arriba y porabajo del índice basal, un individuo requierecalorías para el trabajo. Los requerimientoscalóricos varían con los diversos tipos deactividades. Por ejemplo, las mujeresrequieren más calorías cuando estánembarazadas o amamantan, y un niño endesarrollo requiere más calorías por libra depeso corporal que un adulto; un lactanterequiere 50 calorías por libra de peso corporal,en tanto que un adulto sólo requiere 18calorías cuando lleva una vida sedentaria y 35cuando está en actividad.Los carbohidratos y las grasas proporcionanenergía, y los carbohidratos son fácilmenteconvertidos en grasa dentro del cuerpo. Elsimple intercambio de carbohidratos por grasaexplica por qué la grasa se deposita cuandouna persona come una dieta rica encarbohidratos. También la proteína puedecontribuir al suministro de energía, pero lasdemandas energéticas de las células sesatisfacen con carbohidratos y grasas en tantose disponen de estos materiales. A esto se lellama ahorro de proteínas. Durante lainanición, los depósitos de carbohidratos ygrasas se vacían primero, luego losaminoácidos sirven como combustible. Lacantidad de energía disponible proveniente delos aminoácidos bajo estas condiciones puedebastar sólo para algunos días, puesto quedeben obtenerse de los tejidos estructuralesdel cuerpo. Después de este corto tiempo, elcuerpo empieza a consumirse a sí mismo. Lascélulas no pueden crecer y repararse, y estoen último término conduce a la muerte.A diferencia de los carbohidratos y de lasgrasas, las proteínas contienen nitrógeno.Aunque las tres pueden servir como fuente deenergía, las grasas y los carbohidratos nopueden servir como una fuente para laformación de los aminoácidos, porque carecende átomos de nitrógeno. Los aminoácidos ylas proteínas no pueden almacenarse (exceptoen los huevos y las nueces), por lo que lascantidades de proteínas en exceso setransforman rápidamente en glucógeno ygrasa y su nitrógeno se excreta como urea.Así, aunque podemos existir durante algún79

tiempo sin grasas o carbohidratos,necesitamos tener un suministro continuo deproteína en nuestra dieta.Los carbohidratos y los lípidos provenientes devarias especies de plantas y animales difierensólo ligeramente en su composición y en elvalor nutricional que tienen para nosotros. Lasproteínas, sin embargo, son únicas, y no todasellas contienen las 20 diferentes clases deaminoácidos. En general, las proteínascompletas, que pueden sostener elcrecimiento cuando se utilizan como el únicosuministro dietético, se derivan de fuentesanimales. En consecuencia, la nutriciónadecuada sólo a base de vegetales, deordinario requiere una dieta mixta dealimentos vegetales. Casi toda la materiavegetal es baja en proteínas; esto significaque una dieta vegetariana ordinariamente secomplementa con carne u otros alimentosricos en proteínas para satisfacer losrequerimientos dietéticos diarios de proteína.En general, puede decirse que un ser humanorequiere cerca de 1g de proteína porkilogramo de peso corporal por día. La falta delas cantidades adecuadas de proteína en ladieta diaria, o la deficiencia de aminoácidospor falta de equilibrio en los alimentosproteínicos, quizá es el problema más graveque enfrentan los pobres de este mundo.(Cap. 29).TABLA 11-3 Composición química y requerimientos nutricionales diarios de un varón de70 kg. (150 lb)Componentes Contenido (g) Requerimiento diarioAgua 41 400Grasa 12 600 Aproximadamente 100 gProteína 12 600 70-100 g Aproximadamente 2 500 caloríasCarbohidrato 300 Aproximadamente 400 gNa (sodio) 63 3.0 gK (potasio) 150 2.5 gCa (calcio) 1 160 1.0 gMg (magnesio) 21 ?Cl (cloro) 85 2.5 gPO * (fosfato) 670 1.5 gS (azufre) 112Fe (hierro) 3 12 mgl (yodo) 0.014 250 mgVitamina A5,000 IUTiamina 1.2RiboflavinaNiacinaÁcido ascórbicoVitamina D1.7 mg19 mg70 mg400 IU (10 mg)* En promedio, los alimentos orgánicos (esto es, orgánicos en el sentido químico y como se definió en la Pág. 9)contienen alrededor de cinco calorías por gramo, por tanto, para un suministro calórico adecuado, el cuerpo requierealrededor de 500 gr. de alimento orgánico (1 a 2 lb.) al día. Alrededor de 14% del alimento que se ingiere debe serproteína.Una dieta diaria bien equilibrada debe constarde proteínas (15%), carbohidratos (65%) ygrasas (de 30 a 40%), para satisfacer lasnecesidades energéticas y estructurales delcuerpo, junto con vitaminas, minerales,minerales que menos abundan en elorganismo y agua. Estas últimas cuatrosustancias son constituyentes importantes delas coenzimas y de otros reguladoresmetabólicos, así como componentesestructurales del cuerpo. Las cantidades de lasdiversas clases de nutrientes incluidos en ladieta dependen de su papel en elmetabolismo. La Tabla 11-3 presenta las80

cantidades de sustancias alimenticiasrequeridas al día y las compara con lascantidades que se encuentran en el cuerpo.PROBLEMAS A LO LARGO DEL TUBODIGESTIVOEn circunstancias normales, el paso delalimento por el tubo digestivo está reguladopor diversos mecanismos nerviosos yhormonales, y la comida, la deglución, ladigestión y la defecación ocurren sin ningúnproblema. Sin embargo, la gran cantidad deremedios que se venden sin prescripción paratratar diversos problemas, desde unaindigestión hasta el estreñimiento, testifica elgran número de cosas, reales o imaginarias,que no funcionan bien.Caries dentalLas caries o picaduras dentales son elpadecimiento humano más frecuente. Algunasbacterias fermentan los azúcares y secretanácidos, el ácido corroe los dientes y producecaries. El desarrollo de éstas depende de lasusceptibilidad del diente, de la capacidad dela saliva para neutralizar los ácidos y de lapresencia de azúcar en la boca. Enjuagarse ocepillarse los dientes después de las comidasayuda a evitar las caries, porque se eliminanlas partículas alimenticias y las secrecionesácidas de las bacterias, incrementándose lasecreción salival. El dolor (odontalgia) ocurrecuando la destrucción ha llegado a lasterminaciones nerviosas de los dientes. Lascaries no detectadas pueden con el tiempoprovocar un absceso. Vale la pena cuidar delos dientes, no sólo para reducir gastosodontológicos, sino porque la pérdida de losdientes causa un notable cambio estético,como el hundimiento de los labios y lasmejillas, y en la nutrición, puesto que lacapacidad para masticar depende de lacondición de los dientes.Un antiguo chiste tiene gracia: “los dientesestán muy bien, pero las encías tienen quesacarse”. Contiene algo de verdad, porquedespués e los 35 años se pierden más dientespor enfermedades de las encías, que por lasmismas caries. Los tejidos de las encías querodean los dientes (tejidos periodontales)se inflaman con frecuencia, situación llamadapiorrea; los dientes se aflojan y caen. Lapiorrea puede ser causada por depósito decálculos (placas cargadas de bacterias, que secalcifican), una inadecuada limpieza con elcepillo, traumatismos causados por palillos dedientes y gingivitis (enrojecimiento oinflamación de las encías causada por pocahigiene), deficiencias de vitaminas B y C einfecciones bacterianas como la angina deVincent (boca de trinchera).Acedía e indigestiónLa situación conocida como acedía escausada por un reflujo en el extremo inferiordel esófago de jugo gástrico sumamente ácidoque irrita la mucosa del esófago y provoca unasensación quemante. En algunos individuosesta situación es crónica, causada por el cierreinadecuado del músculo constrictor cardias enla unión del estómago y el esófago. El cierrenormal del carias se origina por la presión quehay en la cavidad abdominal, la parte inferiordel esófago está debajo del diafragma (Fig.11-1a). Si el segmento terminal del esófagoes empujado hacia arriba a través deldiafragma para que quede en la cavidadtoráxica (como ocurre en los últimos cincomeses del embarazo, por el gran tamaño delfeto), la barrera no es tan eficaz, y existe latendencia a que algunos contenidos delestómago sean regurgitados hacia el esófago.La acidez estomacal lleva a la acedía,característica durante los últimos meses delembarazo. Se reduce en las últimas semanascuando el feto se vuelve hacia abajo. Latendencia en el recién nacido a regurgitar sedebe a que la porción inferior de su esófagono está en su cavidad abdominal, de modoque la constricción entre el estómago y elesófago es débil. No obstante la publicidadactual, un “estómago ácido” es natural yfuncional. Si el estómago no fuera ácido, nopodría empezar la digestión de las proteínas.Sin embargo, la acedía puede aliviarsebebiendo una solución alcalina, como elbicarbonato de sodio.La indigestión es común cuando hayalteraciones emocionales. Mediante el reflejonervioso la secreción de jugo gástrico seinhibe con emociones como el disgusto y eltemor, de modo que no debe sorprender quela digestión se deteriore cuando nosencontramos bajo estrés emocional.Úlceras pépticasLas úlceras pépticas son pequeños agujerossemejantes a cráteres erosionados en lasparedes del estómago (donde se llamanúlceras gástricas) o del intestino delgado(úlceras duodenales) y se calcula queafectan a uno de cada 10 adultos en Estados81

Unidos; la mayoría de las víctimas sonhombres. Existe alguna correlación entre elestrés y el desarrollo de la úlcera (Cuadro11B). Las úlceras son el resultado de unasecreción insuficiente de moco y de unasecreción excesiva de jugo gástrico en elestómago, esto erosiona la pared de lamucosa y puede perforar el estómago o elmismo duodeno y causar peritonitis 18 yhemorragia. Lo más común es que una úlcerapéptica se encuentre en el duodeno, más alládel estómago. El dolor relacionado con unaúlcera duodenal quizá origina irritación de lasfibras nerviosas expuestas y de las célulasmusculares en la región de la úlcera; losespasmos musculares iniciados por el ácidoque actúa sobre el músculo pueden serfactores contribuyentes. La ingestión de leche,bases y alimentos puede aliviartemporalmente el dolor, puesto que estassustancias tienden a neutralizar el ácido en eljugo gástrico y a retrasar el vaciado delestómago. El dolor abdominal quemante enlos que sufren de úlcera suele empezar dos otres horas después de comer, cuando el ácidono neutralizado empieza a entrar en la regiónduodenal.Cálculos biliares, bilis e ictericiaLa bilis es un líquido complejo: contiene lospigmentos bilirrubina (rojo oscuro) ybiliverdina (verde), resultantes de ladescomposición de la hemoglobina; diversassales biliares y algo de colesterol. Si elconducto biliar se obstruye o si la vesículabiliar, donde se almacena la bilis, ha sidoextraída quirúrgicamente, se deteriora ladigestión de grasas. Los pigmentos biliaresdan a las heces su color café característico;así, la obstrucción del conducto biliar, el dañodel hígado o un trastorno sanguíneo como laanemia (causada con frecuencia por falta dehemoglobina), puede reflejarse en hecescalcéreas o grisáceas, puesto que lospigmentos biliares no pueden verterse en elintestino. En ocasiones, llos pigmentos biliaresse acumulan en la sangre porque no puedenexcretarse y dan a la piel un matizamarillento: situación denominada ictericia.Ésta tiene varios orígenes: obstrucción delconducto biliar, daño en las células hepáticascausado por la cirrosis, la hepatitis, sustanciastóxicas como los venenos o el alcohol, y unadestrucción excesiva de eritrocitos por anemia18La peritonitis es una inflamación producida porbacterias, de la mucosa de la cavidad abdominal; antesde la llegada de los antibióticos, casi siempre eramortal.82perniciosa o paludismo. Puesto que las causasson tan variadas, el tratamiento de la ictericiadebe ajustarse a su origen.Quizá el padecimiento más frecuente queinvolucra a la bilis es el estado conocido comocálculos biliares. Es normal que la bilis en lavesícula biliar se concentre cinco a 10 vecespor la resorción de agua, y en circunstanciasordinarias la bilis concentrada no contienedepósitos. En ocasiones se precipitan cristalesdel colesterol, y éstos se combinan con sales ypigmentos biliares para producir los cálculosbiliares. Estos menudos cálculos teñidos de uncolor verde amarillento pueden producir dolory obstruir el conducto biliar, y detener, portanto, el flujo de bilis hacia el intestino,perjudicando seriamente la digestión y laabsorción de grasa. Algunos cálculos biliaressalen con el alimento no digerido, pero los detipo obstructivo deben de ser extraídosmediante cirugía.ApendicitisEl saco sin salida que se encuentra en laextremidad del ciego, el apéndicevermiforme (Fig. 11-1), es un órgano linfoideque no tiene funciones digestivas en los sereshumanos. Aunque protege contra la infección,puede infectarse con bacterias provenientesdel resto de los intestinos, y producir unestado inflamatorio llamado apendicitis. Estasituación puede tratarse con antibióticos obien, el apéndice puede extirparsequirúrgicamente. El peligro de la apendicitisconsiste en que el apéndice infectado puedeperforarse, y arrojar su contenido bacterianoen la cavidad abdominal y causar unaperitonitis.Estreñimiento, diarrea y colitisLas heces eliminadas del cuerpo generalmenteson blandas y en forma de columna. Si elvaciado se demora, hay una absorciónexcesiva de agua y la materia fecal se seca yendurece, dificultando la evacuación, lo que sedenomina estreñimiento, mismo quetambién puede ser provocado por emocionescomo el temor, la ansiedad o el susto, queinhiben el reflejo de defecación. Los doloresde cabeza y otros síntomas que acompañan elestreñimiento no son resultado de las toxinaso venenos absorbidos de las heces, sino de ladistensión mecánica del recto. Síntomassimilares aparecen en condicionesexperimentales si el recto es rellenado con

una sustancia no tóxica, como el algodón o unglobo inflado.Las paredes del recto tienen vasossanguíneos. A veces debido al estreñimiento,la presión abdominal (como sucede en elembarazo o en caso de obesidad grave), o lapredisposición hereditaria, estos vasos creceny producen las hemorroides, que pueden serexternas o internas y causar dolor yhemorragia.Si el contenido del colon se mueve demasiadorápido, hay menos tiempo para la absorcióndel agua, y los materiales fecales que llegan alrecto son más líquidos, lo que se conoce comodiarrea. La diarrea, caracterizada porevacuaciones acuosas y frecuentes, puedeoriginarse por irritación de la mucosa del colondebido a la presencia de bacterias que causandisentería, irritantes en los alimentos (comolas ciruelas, que estimulan los movimientosintestinales), o sustancias tóxicas. La diarreaprolongada o grave puede causar una pérdidaexcesiva de agua o colitis ulcerosa, debido alrápido flujo de jugos digestivos del intestinodelgado en el colon. Éste puede, a su vez,producir úlceras en la pared del colon.RESUMEN1. La digestión es el proceso durante el cuallas sustancias complejas e insolubles delos alimentos se descomponen en otrassimples y solubles. Ocurre en el tuvodigestivo, que también absorbe losmateriales solubles y elimina los residuos.2. El tubo digestivo secreta moco y enzimas.3. El peristaltismo mueve el alimento a lolargo del tubo, después de la boca y lafaringe, cuando pasa por el esófago hastael estómago, los intestinos delgado ygrueso y el recto, desde el cual seexpulsan las heces.4. La digestión de los carbohidratos comienzaen la boca.5. En el estómago los alimentos son agitadosy subdivididos para formar el quimo en unmedio ácido. Empieza la digestiónhidrolítica de las proteínas paraconvertirlas en polipéptidos y de las grasaspara transformarlas en ácidos grasos.6. En el intestino delgado continúa ladigestión de las proteínas, loscarbohidratos y las grasas en un medioalcalino. Los productos del hígado y elpáncreas ayudan en la digestión y sevierten en el duodeno. El duodeno, el ileony el yeyuno tienen una gran áreasuperficial de absorción debido alrevestimiento de vellosidades ymicrovellosidades de las células epiteliales.La absorción ocurre mediante transporteactivo, lo mismo que por difusión.CUADRO 11B Las úlceras: el precio del éxitoLas úlceras pépticas se presentan a cualquier edad,pero son más frecuentes de los 30 a los 35 años deedad. Hay aproximadamente cuatro veces máshombres con úlcera que mujeres. Existe una estrecharelación entre las úlceras y la personalidad. Lasvíctimas de la úlcera son ordinariamente individuosagobiados de conflictos, que manejan bruscamente,que comen de prisa, que tienen ansias de superioridad;son más del tipo activo que del flemático eintrovertido. En las personas que se hallan bajo estrés,las úlceras se presentan con muchísima frecuencia:conductores de autobuses y de taxis, ejecutivos en elmundo de los negocios.Hace aproximadamente diez años, se iniciaron algunosinteresantes experimentos para investigar la causa delas úlceras. Se adiestraron monos para que evitaran unchoque eléctrico bajando una palanca, una situación deaprendizaje que no les costó mayor trabajo dominar.Aunque los simios aprendieron bien, con frecuenciamurieron a causa de úlceras pépticas graves. Pruebasposteriores demostraron que si a un mono se le atabaa una silla y se le sometía a choques eléctricos aintervalos, no desarrollaba úlceras. Para aclarar lasituación, un par de monos fueron relacionados el unocon el otro mediante un piso conectado con un alambreeléctrico y simultáneamente se les dieron choques. Así,el tratamiento administrado fue exactamente el mismopara cada uno de ellos. Sin embargo, uno de losanimales tenía una palanca ficticia; ambos monosrecibieron el mismo número de choques, pero sólo unode ellos, el mono “ejecutivo” podía desconectar ladescarga. Sólo el mono ejecutivo desarrolló úlceras.(Hay que hacer notar que el mono ejecutivo no recibíaninguna advertencia de los choques que iban a venir).Investigaciones más recientes han intentado separarlos factores físicos y psicológicos que intervienen en laproducción de las úlceras gástricas, utilizando para elloratas. Al igual que los monos, dos ratas recibieronchoques eléctricos simultáneamente a través deelectrodos colocados en sus colas. Una de las ratas oíauna señal unos cuantos segundos antes del choque, demodo que podía predecir cuándo ocurriría la descarga,en tanto que la otra no recibía ninguna señal deadvertencia. Las ratas que oían el zumbido deadvertencia desarrollaron una úlcera grave, en tantoque las que recibían choques sin advertencia precia nodesarrollaron úlceras. De aquí que el efecto psicológicode predictibilidad más que el choque mismodeterminaba la gravedad de la úlcera. Si el animalestaba provisto de una palanca mediante la cual podíaevitar el choque y escapar, esto es, hacer frente alchoque después de la señal de advertencia, laulceración era mucho menos grave.Este último resultado era aparentemente contrario alobtenido con los monos. Esta contradicción puedeexplicarse por los efectos de retroacción sobre elcomportamiento repetitivo, esto es, si un animal puedehacer frente a un choque desconectándolo, estáobteniendo un esfuerzo positivo o una llamadaretroacción importante de su ambiente. Si el animalintenta hacer frente al choque y aún así lo recibe,83

como el mono ejecutivo, está recibiendo un refuerzonegativo o una retroacción poco importante de suambiente; esto produce ansiedad y estrés que, enúltimo término, lleva a la úlcera péptica. Si el animalno recibiera la oportunidad de hacer frente al choque,esto es, lo recibiera y no pudiera hacer nada alrespecto, no estaría recibiendo retroacción ni negativani positiva. La tensión psicológica se reduceconsecuentemente y, aunque el animal esté en unasituación sumamente tensa, el desarrollo de la úlcerase reduce, porque disminuye la cantidad total deestrés.Estos estudios sugieren que la fatiga física (loschoques en este caso) no son el principal factor en laformación de las úlceras, sino los factores psicológicoso emocionales. De suma importancia es el caráctercíclico de la fatiga emocional; el desarrollo de la úlcerafue máximo cuando se sometieron los monos a seishoras de fatiga seguidas por seis de descanso. Pareceque la fatiga continua produce un tipo de ajusteestable de la situación y, en consecuencia, las úlcerasno tienden a desarrollarse.En una situación similar, las personas que recibenchoques inevitables pero piensan que pueden evitarlosapretándolos puños u oprimiendo un botón, mostraronmenos excitación emocional que aquellas a las que seles administraron los mismos choques y que tambiénse les pidió que apretaran los puños u oprimieran unbotón, pero que comprendían que los choques eraninevitables. Quienes pensaron que tenían control sobreel choque, veían que sus respuestas les producían unaretroacción importante –refuerzo positivo-, en tantoque en contraste, las personas que pensaban queestaban indefensas, consideraban que sus respuestasno producían ninguna retroacción importante.Más tarde se ha encontrado que los animales quereciben retroacción positiva, es decir, los que puedenevitar el choque, muestran un aumento en las cifras deneurotransmisores (noradrenalina) en el cerebro, entanto que los que se saben indefensos ante los mismoschoques muestran una disminución. Se sospecha quelas cifras reducidas de neurotransmisores en el cerebrocausan la depresión nerviosa y la incapacidadconsecuente para arreglárselas. Así, la incapacidadinicial en una situación particular puede inducircambios bioquímicos en el sistema nervioso; éstosintensifican la depresión y la incapacidad paraafrontarla puede convertirlas en un círculo vicioso.Una vez que la úlcera se desarrolla, ¿cómo puedetratarse? El tratamiento de las úlceras implica intentospara reducir la secreción de jugo gástrico mediante laadministración de fármacos que bloqueen los estímulosnerviosos que producen la secreción ácida. Si esto nofunciona, el tratamiento consiste en cortarquirúrgicamente el nervio vago, nervio que es elprincipal estimulador de la porción secretora delestómago. ¿En qué forma pueden controlarse lasúlceras sin recurrir a la cirugía? El método más simplees con frecuencia el más difícil: evitar el ambiente quecausa la tensión nerviosa. Un cambio de trabajo y demodo de vida con frecuencia ayudan, como tambiéncomidas frecuentes de una dieta blanda que contengaleche y productos lácteos y una completa abstinenciade estimulantes como el tabaco, el alcohol y el café.7. Los aminoácidos y los azúcares entran enla corriente sanguínea por los capilares delas vellosidades y son transportadosdirectamente al hígado mediante elsistema portal hepático. Las grasas, como84los ácidos grasos y el glicero, serecombinan para formar triglicéridos yentrar en el sistema linfático por losquilíferos de las vellosidades.8. Los reflejos gastro y duodenocólicooriginan el vaciado intestinal (colon yrecto) por el ano.9. Las demandas energéticas del cuerpo semiden en cuanto a calor (calorías) como latasa metabólica. La tasa metabólica y losrequerimientos calóricos varían con elsexo y la actividad diaria. La energía essuministrada por lo general por las grasasy los carbohidratos, y las proteínasproporcionan energía lo mismo que sirvencomo materiales de construcción para elcrecimiento estructural y las reparaciones.10. A diferencia de los carbohidratos y lasgrasas, las proteínas no puedenalmacenarse. Las llamadas proteínascompletas provienen generalmente defuentes animales, en tanto que losvegetales tienen un bajo contenidoproteínico y a menudo incompleto encuanto a su contenido de aminoácidos.11. Necesitamos comer una dieta bienequilibrada que contenga grasas,carbohidratos y proteínas, lo mismo quevitaminas, minerales que más abundan yque menos abundan en el organismo yagua.12. El proceso digestivo es normalmenteregulado por hormonas y nervios.13. Los trastornos del sistema digestivopueden reflejarse en forma de cariesdental, piorrea, acidez estomacal,indigestión, úlcera péptica, peritonitis,ictericia, cálculos biliares, apendicitis,estreñimiento, diarrea y hemorroides.Algunas de éstas, particularmente laacidez estomacal y las úlceras, puedenagravarse por factores psicológicos queaumentan la secreción ácida delestómago.PALABRAS CLAVE- Acedía- Ahorro de proteínas- Apéndice vermiforme- Apendicitis- Bilirrubina- Biliverdina- Bolo- Cálculos biliares- Caries

- Diarrea- Digestión- Esfínteres anales- Estreñimiento- Fístula- Heces- Hemorroides- Hidrólisis- Ictericia- Indigestión- Intestinos- Metabólica- Metabolismo basal- Microvellosidades- Mucosa- Peristaltismo- Peritonitis- Piorrea- Quilífero- Reflejo duodenocólico- Reflejo gastrocólico- Submucosa- Tejido adiposo- Tejido periodontal- Tono muscular- Triglicéridos- Tubo digestivo o gastrointestinal- Úlcera duodenal- Úlcera gástricaTEMAS DE REPASO Y ESTUDIO1. ¿Qué es la digestión? ¿Cuál es suimportancia para la nutrición humana?2. Comentar la estructura del tubo digestivoy en qué forma sus partes se relacionancon sus funciones.3. ¿Cuál es la importancia de losexperimentos de Beaumont?4. ¿En qué se diferencia la defecación de laexcreción?5. ¿Por qué el estómago no se digiere a símismo?6. ¿En qué forma se relaciona la estructurade la mucosa con su función absorbente?7. Fundamentar la siguiente opinión. “losintestinos están fuera del cuerpo”.8. ¿En qué forma las enzimas digestivastienen que ver con la nutrición humana?9. Describir la participación del hígado en ladigestión.10. ¿Cómo se digieren las proteínas en eltracto digestivo humano?85

86TRANSPORTE INTERNO: ELSISTEMA CIRCULATORIO¿POR QUÉ NECESITAMOS UN SISTEMACIRCULATORIO?La vida surgió en el mar. El mar no sóloengendró diminutas gotas de materia viva,sino que las nutrió. El mar primitivo, un caldoorgánico diluido, suministró a las célulasprimitivas las materias primas para sostenersu metabolismo. Las células recibieronalimento y, si eran aerobias, oxígeno delmedio líquido donde estaban suspendidas. Losdesechos metabólicos –dióxido de carbono ycompuestos nitrogenados-, elementosnaturales de la actividad celular, sedesarrollaron en el mar. Para los seresprimitivos, de tamaño diminuto, elintercambio con el medio era un asuntosencillo: a través de la membrana plasmáticade la célula, por el proceso de difusiónintroducía lo que se necesitaba y extraía loque no era necesario. La difusión funcionababien porque la superficie de intercambio, laplataforma de carga y de descarga, nuncaestaba demasiado lejos del interior de lacélula. Aún hoy en día, las plantas y animalesunicelulares o multicelulares dependen demecanismos similares (Fig. 12-1a).Al aumentar los organismos de tamaño yvolverse estructuralmente más complejos concomunidades de células cada vez másgrandes, surgieron los problemas detransporte. La superficie de intercambio sealejó mucho de las células que estaban en elinterior ¿Cómo podían el alimento y el oxígenoque había en el mar circundante llegar acélulas interiores “Tierra adentro”, y cómopodían sus desechos ser extraídos para serdepositados fuera de la superficie del cuerpo?Un mecanismo para proporcionar un paseomarítimo a las células rodeadas de tierra, fueahuecar el cuerpo en la forma de un tubo ymover el líquido circundante hacia adentro yhacia fuera. Ésta es la situación enorganismos que tienen una forma semejante aun saco, cuyos representantes modernos sonlas esponjas, las hidras, las anémonas de mary las medusas (Fig. 12-1b). Sin embargo,cuando el tamaño del animal siguióaumentando, el simple conducto de aguasalada (o agua dulce) ya no fue suficientepara intercambios eficientes entre el animal ysu medio. Para que el alimento y el oxígenopudieran llegar a las células que seencontraban a una distancia considerable dela superficie corporal, el conducto quecontenía el líquido circundante se ramificó ycreó un complicado sistema de conductos queasegurara que fuera posible el intercambiocon el líquido ambiental, si no para todas, elmenos para la mayor parte de las células (Fig.12-1c). Las células internas tuvieron de nuevocontacto con la “costa”.Ahora se desarrollaron otros problemas. Tenerun sistema de conductos llenos con agua demar podría bastar para seres pequeños,moderadamente activos, como losplatelmintos, pero no lo sería para organismosvoluminosos y más activos. La eficiencia delintercambio y conservación de un mediointerno más o menos constante es de capitalimportancia para esos organismos; la difusiónsencillamente no es eficaz en grandesdistancias, y el flujo y el reflujo en una redtubular reducen la eficacia. Con el tiempo elproblema se resolvió: el mar interno quedóencerrado en la red tubular, el flujo y elreflujo fueron reemplazados por una corrienterápida de un solo sentido, y un mecanismoregulador evolucionó gradualmente paraconservar una constancia interna. El líquidopermaneció en movimiento mediante undispositivo de bombeo: un vaso palpitante ocorazón. Al circular el líquido junto a lasplataformas de carga de alimento y oxígenoen la superficie corporal, los elementosnutritivos y el oxígeno se difunden en él paraser llevados luego alas células, donde sonrecibidos; las células, a su vez, ceden susdesechos al líquido circulante y sonexpulsados en la plataforma de descarga de lasuperficie. El líquido circulante se convierte enuna ruta comercial para efectuar rápidosintercambios entre el exterior y el interior delcuerpo.Así pues, en casi todos los animales activosmás grandes, incluidos los humanos, lasregiones especializadas para obtenerelementos nutritivos, intercambio de gases yexpulsión de desechos, restringidas más omenos a la superficie corporal, estabanvinculadas a las innumerables células de lascapas más profundas mediante un sistema detubos llenos de líquido: el sistemacirculatorio. Una vez que esto habíaocurrido, las células corporales eran bañadasdesde dentro, y tales seres eran en ciertogrado independientes del medio ambienteacuoso del que habían surgido. Estosorganismos podían salir a tierra, y algunos deellos lo hicieron. Nosotros no somos sino unode esos muchos seres terrestres queemergieron hace siglos del primitivo hábitatacuoso.

FIGURA 12-1 Intercambio de materiales entre las células y el medio ambiente. a) La unicelularAmoeba. B) La hidra. C) El platelminto Dugesia.87

88FIG. 12-2 Una vista simplificada del sistema circulatorio humano. (Tomado de Carl J. Wiggers,“The Herat”. Copyright 1957 by Scientific American, Inc. All rights reserved)

¿QUÉ FUNCIONES DESEMPEÑA ELSISTEMA CIRCULATORIO?El sistema circulatorio, con el corazón, losvasos sanguíneos y la sangre, es el mayorórgano del cuerpo y, en total, tienen dosveces el tamaño del hígado. Si los conductostubulares del sistema circulatorio humano seunieran uno tras otro, medirían una cuartaparte de la distancia que hay entre la Tierra yla Luna: 60 000 millas.El corazón muscular bombea la sangre a lasarterias, y éstas se ramifican como un árbolpara distribuir la carga de sangre a todas laspartes del cuerpo (Fig. 12-2). Cuando lasangre sale por el lado izquierdo del corazón,entra a la gran arteria 19 del cuerpo: la aorta.La aorta tiene aproximadamente una pulgadade ancho; se dobla hacia arriba en un arcocuando sale del corazón y luego corre haciaabajo, a lo largo de la columna vertebral,hacia el abdomen. Derivadas de la aorta, hayotras grandes arterias que suministran sangrea la cabeza, a los órganos internos, a losbrazos y a las piernas. Éstas se ramifican enarterias cada vez más pequeñas del sistemaarterial son las arteriolas microscópicas. Lasarterias son conductos con paredesrelativamente gruesas que contienen tejidosmuscular y elástico (Fig. 12-3a). La fortaleza yelasticidad de las paredes evita que serompan por la presión, y el músculo permitecontrolar su diámetro. Las ramificaciones másdelgadas, las arteriolas, están formadas casitotalmente por músculos lisos y puedenensanchar o estrechar su amplitud tubular.Las arteriolas más pequeñas se ramifican a suvez en diminutos capilares, compuestos deuna sola capa de células planas (Fig. 12-3b).Esta capa no sólo forma las paredes de loscapilares, sino que recubre los otros vasossanguíneos y el corazón, de modo que toda lasangre del cuerpo está contenida dentro de unsolo recubrimiento continuo. Hay miles demillas de capilares en una persona adulta, ybañan a todos los tejidos corporales; además,ninguna célula se encuentra a más de unascuantas milésimas de pulgada de un capilar.En el capilar ocurre la función primaria delsistema circulatorio: la continua carga ydescarga para las células y la eliminación delos productos del metabolismo celular. Encierto sentido, los otros componentes delsistema circulatorio son el bombeo secundario19 Hay que notar que una arteria saca la sangre del corazón yque una vena lleva sangre al corazón o entre otros órganos(venas portales, figura 11-5). Aunque la mayor parte de lasarterias llevan sangre oxigenada y casi todas las venas llevansangre desoxigenada, el contenido de oxígeno no puedetomarse como base para distinguir una arteria de una vena.para llevar sangre a los capilares y traerla deellos. Desde los capilares la sangre entra enlas venas más pequeñas, las vénulas, y éstasse combinan para formar las venas másgrandes. Las venas devuelven la sangre alcorazón. Se diferencian de las arterias en quesus paredes no son tan ricas en tejidoselásticos o muscular, sino que están formadasprincipalmente por tejido conjuntivo (Fig. 12-3c). Como resultado, estos vasos son másextensos y menos elásticos que las arterias;además, las venas están provistas de válvulasde una sola dirección de modo que se evita elreflujo de sangre hacia los capilares. Elcorazón, las arterias, los capilares ylas venasforman un sistema cerrado de conductos através de los cuales el río interno de la sangrecircula una y otra vez.En resumen, el sistema circulatorio es unsistema dinámico lleno de líquido que permiteque la comunidad de células desempeñe suspapeles individuales, pero interconectados, yproporciona un ambiente estable para lascélulas del cuerpo.EL CORAZÓN: UNA BOMBA NOTABLELa doble bombaEl corazón de una persona adulta tieneaproximadamente el tamaño y la forma de unuño (Fig. 12-4). Tiene unas 5 pulgadas delargo por 3.5 pulgadas de ancho y pesa menosde una libra (de 12 a 13 onzas). El corazón esuna bomba muscular que conserva la sangreen circulación, y sin su constante palpitaciónla vida pronto cesaría. Si la sangre que fluyeal cerebro se interrumpe por más de 5segundos, perdemos el conocimiento; luegode 15 a 20 segundos, los músculos seconvulsionan, y después de 8 minutos decirculación interrumpida las células cerebralessufren un daño irreparable.El corazón se halla exactamente detrás delesternón entre los pulmones y arriba deldiafragma. Rodeando al corazón hay un sacode paredes dobles; el pericardio. El líquidoque hay en el pericardio actúa comolubricante, de modo que con cada latido lassuperficies se deslizan suavemente una sobreotra. Aunque está localizado en un puntocentral, el eje de simetría del corazón no seencuentra a lo largo de la línea media, y laporción cónica del órgano está inclinada haciala izquierda; es en esta parte donde el latidose siente y se escucha con mayor facilidad (loque origina la popular, pero equivocadaimpresión de que el corazón se encuentra allado izquierdo del cuerpo).89

90FIGURA 12-3 La estructura de los vasos sanguíneos: a) Arteria. b) Capilar. c) Vena.

Cuando el cuerpo está en reposo, el corazónbombea 2 onzas de sangre por latido, 5 qt porminuto, 75 galones por hora. Cada mitad decorazón tiene un depósito superior o cámaracolectora: la aurícula (atrium = vestíbulo,aulis = oreja; L.) y una cámara de bombeoinferior, el ventrículo (Fig. 12-5a). La sangreque regresa del cuerpo entra en la aurículaderecha y luego pasa al ventrículo derecho.Entre la aurícula y el ventrículo derechos haytres aletas o cúspides de tejido que actúancomo una válvula (la válvula tricúspide) quedirige el flujo de sangre de la aurícula alventrículo. Las aletas de la válvula estánunidas mediante ligamentos (“las fibrassensibles”) con pequeños músculos que hayen la superficie interna del ventrículo. Cuandola sangre pasa de la aurícula al ventrículo, laválvula no ofrece resistencia, pero cuando elventrículo se contrae, las aletas de la válvulatricúspide se mueven una hacia las otras,cerrando la abertura y evitando el reflujo. Losligamentos evitan que las aletas de la válvulasean impulsadas hacia la aurícula (Fig. 12-5b). Del ventrículo derecho, la sangre pasa ala arteria pulmonar. La abertura estáguardada por la válvula pulmonar osemilunar, constituida por tres aletas enforma de media luna dispuestas de modo quese evita el reflujo de la arteria hacia elventrículo (Fig. 12-5b). La arteria pulmonarconduce la sangre a los pulmones. El ladoderecho del corazón se llama bombapulmonar, puesto que interviene en uncircuito que lleva la sangre a los pulmones y laregresa al lado izquierdo del corazón. Lasangre oxigenada que viene de los pulmonesregresa al lado izquierdo del corazón mediantelas venas pulmonares. Entra en la aurículaizquierda y de ahí pasa al ventrículo izquierdo.El paso de la aurícula izquierda al ventrículoestá guardado por una válvula de un solosentido que consta de dos aletas, la válvulabicúspide o mitral. Esta válvula evita elreflujo de sangre del ventrículo izquierdo haciala aurícula cuando las gruesas paredesmusculares del ventrículo se contraen parallevar la sangre a la aorta. La abertura que vadel ventrículo izquierdo a la aorta contiene laválvula aórtica, que asegura una soladirección al flujo que sale del corazón (Fig.12-5b). El lado izquierdo del corazón es labomba sistémica, puesto que interviene enel movimiento de la sangre desde el corazón alos sistemas de órganos del cuerpo (exceptolos pulmones) y en su regreso al lado derechodel corazón.La abertura y cierre de las válvulas delcorazón son pasivas, y sólo dependen de laforma en que están ordenadas las aletas detejido. Gracias a esto, es posible reemplazaruna válvula enferma, descompuesta o dañada,con otra normal extraída de un cadáver, o poruna artificial, del tipo de bola y anillo. Laválvula artificial se cierra cuando una bolita deplástico (de silástic) se asienta en un anillo deacero; se evita que la bolita ande de un ladoal otro, encerrándola en una red sobre el ladoen el que baja la corriente (Fig. 12-6).Algunas de estas válvulas artificiales duranhasta siete años sin presentar ningúnproblema. Sin embargo, informes recientesindican que a veces se recubren de materialesgrasos que causan la formación de una costra;con miras a reducir esta tendencia, se haintentado modificar sus diseños.La pared del corazón consta de tres capas: laexterna, el epicardio, compuesta de tejidoconjuntivo y frecuentemente infiltrado degrasa; la interna el endocardio, que recubrela cavidad del corazón, cubre las válvulas y secontinúa con la mucosa de los vasossanguíneos, y la capa intermedia, omiocardio, que consta de una compleja redde músculos. El miocardio permite lascontracciones cardiacas.- La forma en que están ordenados los gruposde músculos en la pared del corazón es talque, cuando las células auriculares sonestimuladas, las dos aurículas se contraenjuntas y, en forma similar, los dos ventrículosse contraen al mismo tiempo cuando sonestimulados. Las gruesas paredesventriculares tienen los músculos dispuestosen anillos, espirales y aros conectados unoscon otros. Esta disposición es mecánicamentemuy eficiente; la contracción ventricular nosólo impulsa la sangre fuera de losventrículos, sino que la exprime con unmovimiento de torsión; las cámarasventriculares son los elementos primarios dela bomba cardiaca. Antes de una contracción,los ventrículos se llenan casi completamentede sangre mediante la relación elástica de lacontracción previa; no como se podríaesperar, mediante la contracción de lasaurículas mismas. La contracción de éstascompleta la transferencia de sangre, por asídecirlo, exprimiendo las últimas gotas.91

FIGURA 12-5 A) Vista Del corazón. B) Válvulas del corazón, su estructura y función: 1) llenado delos ventrículos, 2) Contracción de los ventrículos, 3) corte transversal a través de las válvulas.FIGURA 12-6 a) Válvula cardiaca artificial Starr Edwards. (Cortesía de Edwards Laboratories,Santa Ana, California). B) Radiografía que muestra dos válvulas artificiales implantadas en unpaciente. (Cortesía de la World Health Organization).92

Actividad eléctrica del corazónUn corazón extraído completamente delcuerpo, pero provisto de una nutriciónadecuada, continuará latiendo rítmicamentecasi en forma indefinida. El latido se originaen el músculo mismo y, por tanto, se dice quees miogénico (myo = músculo; gennao =producir; Gr.) El compás empieza en unaregión denominada marcapaso cardiaco, onudo sino auricular (SA), que es un grupode células especializadas localizadas en laparte superior de la aurícula derecha (Fig. 12-5a). Estas células generan un breve impulsoeléctrico, aproximadamente 72 veces porminuto, y este impulso se extiende conrapidez por las aurículas y las excita para quese contraigan al mismo tiempo. El impulsotambién llega a otro nudo de célulasmusculares especializadas situadas entre lasaurículas y los ventrículos: el nudo aurículoventricular(AV). Aquí el impulso se demorabrevemente (0.07 segundos) y luego esconducido a través de un anillo aislante queestá entre las aurículas y ventrículos medianteun sistema especial de conducción llamado elhaz Avn. Las fibras de este haz son célulasmusculares cardiacas modificadas quetransmiten los impulsos seis veces más rápidoque los músculos cardiacos ordinarios. El hazAV se divide en dos ramificaciones principales,que a su vez se ramifican por ambosventrículos en muchas finas ramificacionesllamadas fibras de Purkinje. El impulsocardiaco se extiende por las fibras de Purkinjey, como resultado, los ventrículos se contraencasi simultáneamente, convirtiendo al corazónen una bomba eficaz.En un corazón normal, no puede generarse oser conducido un segundo impulso al menosdurante 0.3 segundos, durante este intervalose dice que el corazón es refractario. Sinembargo, si la vía de conducción se alargadebido al crecimiento del corazón, hay unareducción del periodo refractario a causa deuna enfermedad o de la administración dealgún fármaco (por ejemplo, adrenalina), o siel sistema de Purkinje deja de ser conductor,entonces el impulso sigue su viaje alrededordel músculo cardiaco indefinidamente y causauna agitación muscular, o fibrilación. Lafibrilación ventricular se inicia con facilidadmediante un choque eléctrico, especialmentede corriente alterna de 60 ciclos, razón éstapor la que tocar una toma eléctrica concorriente en la casa, es peligroso.Un corazón aislado late a su propia velocidadsin conexión nerviosa. Aún cuando se aíslenpequeñas partes de tejido cardiaco y secoloquen en una caja de Petri que contengaun medio nutriente artificial, continúanpalpitando en forma rítmica. Sin embargo,como todos sabemos, dentro del cuerpo ellatido del corazón se modifica de acuerdo conla carga de trabajo o el estado de ánimo.Durante el descanso, el corazón late conlentitud; durante un ejercicio pesado o debidoa la excitación, su paso se acelera. Cuandodormimos, el corazón bombea un galón desangre por minuto; pero si hacemos unejercicio vigoroso, aumenta su rendimiento a5 galones por minuto.La regulación de los latidos del corazón ocurremediante el sistema nervioso. El nudo SA estáformado por dos series de nervios,simpáticos y parasimpáticos (Fig. 12-7). Laestimulación de las fibras nerviosasparasimpáticas aumenta la actividad delcorazón; la frecuencia cardiaca se incrementa,las contracciones de los músculos cardiacosson más fuertes y fluye más sangre hacia lasarterias coronarias, que abastecen al mismomúsculo del corazón. El latido más frecuente,cuando se hace ejercicio o se está excitado, sedebe a la descarga de nervios simpáticos y esclaramente una respuesta a la demanda delcuerpo (real o anticipada) de un rápidotránsito de sangre por el sistema circulatorio.Las fibras del sistema parasimpático soninhibitorias y reducen la actividad del corazón.Aunque los principales mecanismosreguladores de la frecuencia cardiaca sonnerviosos, otros factores modifican su acción.La adrenalina actúa directamente sobre elmúsculo cardiaco, lo mismo que sobre lasfibras nerviosas, para acelerar el corazón; eldióxido de carbono aumenta la velocidad debombeo. Los factores mecánicos, como lapresión de la sangre dentro del corazón,afectan las palpitaciones.93

FIGURA 12-7 Control de la frecuencia cardiaca. El nervio parasimpático (vago) es inhibidor, y en condicionesnormales reduce las pulsaciones del corazón mediante una corriente continua de impulsos nerviosos. La excitación, elejercicio o la emoción ponen en funcionamiento impulsos del centro vasomotor para acelerar los latidos del corazónmediante el nervio simpático.FIGURA 12-8corazón.A) Un electrocardiograma (ECG). b) La propagación de la actividad eléctrica en el94

El ciclo cardiaco y el electrocardiogramaLos médicos escuchan los ruidos del ciclocardiaco colocando un estetoscopio sobre ellado izquierdo del tórax, aproximadamenteuna pulgada abajo del pezón. Los sonidosoídos pueden representarse como lub-dupp,pausa, lubb, dupp, pausa. El sonido lubb esagudo y resonante, y representa el “portazo”de las válvulas auriculoventriculares y lacontracción de los ventrículos; el sonido duppes simultáneo con el cierre de las válvulassemilunares y aórticas. A través delestetoscopio pueden oírse ruidos peculiaresllamados soplos, y muchos de ellos no tienenimportancia clínica. Sin embargo, ciertossoplos representan un mal funcionamiento delas válvulas, como un cierre incompleto debidoa un orificio agrandado o a que las aletas delas válvulas están demasiado extendidas, encuyo caso hay un reflujo de sangre. En otroscasos, el soplo indica una restringida aperturavalvular a causa de que la aleta valvular se haendurecido.El registro de la actividad eléctrica del corazóndurante un ciclo cardiaco se denominaelectrocardiograma (ECG). Puesto que elmúsculo del corazón actúa como un sistemade conducción eléctrico, su actividad sedetecta colocando electrodos sobre el cuerpo(un buen conductor de la electricidad). Loselectrodos están conectados a un instrumentoque registra la actividad eléctrica del corazón.Un registro semejante de actividad puedeverse en la figura 12-8. Como puedeobservarse por la figura 12-8a, el primercomponente del ECG, la onda P, representa laactividad eléctrica de las aurículas antes de lacontracción (sístole); después de ésta hay unpico triangular agudo, la onda QRS, querepresenta los potenciales eléctricos de losventrículos exactamente antes de lacontracción; luego hay una larga onda lenta,la onda T, que representa la actividadeléctrica antes de la relajación ventricular(diástole).Los aspectos más importantes de unelectrocardiograma son las relaciones detiempo entre las diversas ondas. En la figura12-9 se muestran algunos ejemplosanormales.LA RED CARDIOVASCULAR EN ACCIÓNLa presión arterialUna de las mediciones que se toman duranteun examen médico sistemático es la presiónsanguínea arterial. El instrumento para talmedición, un esfingomanómetro, consta deuna faja inflable (la manga), una bombilla dehule con un conducto y un tubo de vidrio conmercurio (el manómetro) (Fig. 12-11). Lamanga se enrolla en la parte superior delbrazo y luego se infla mediante la bombilla dehule. El médico coloca el diafragma delestetoscopio sobre un vaso sanguíneo en laparte anterointerna del codo y lentamentereduce la presión en la manga. En menos deun minuto el doctor dice: “Bastante normal.Su presión arterial es 120-80” ¿Qué indicaesta lectura en forma de una fracción? ¿Cómose mide la presión arterial? ¿Por qué seindican dos presiones?Cada latido del corazón envía 2 onzas desangre desde los ventrículos a las elásticasarterias. La contracción (sístole) del ventrículoque actúa sobre la sangre causa una elevaciónen la presión. En tanto el ventrículo se llenade sangre, está relajado (diástole) y la presiónarterial en el ventrículo es cero. En la arteriaque recibe la sangre durante la sístole, lapresión baja (aunque no a cero). Así, con cadalatido del corazón hay una elevación y undescenso en la presión de la arteria y unaexpansión y contracción correspondientes enla pared arterial.Cuando la manga de la presión arterial seinfla, la arteria de la parte superior del brazose colapsa al ser mayor la presión aplicadaexternamente a la arteria que la ejercida porla sangre dentro del vaso. Cuando la presiónen la manga se reduce gradualmente, losprimeros chorros de sangre pasan por laarteria y causan un sonido intermitente quepuede oírse con el estetoscopio. Una mirada almanómetro en este momento muestra lamáxima presión en la arteria –la presiónsistólica- y ésta se registra en milímetros demercurio. Cuando la presión de la manga sereduce aún más, la presión es suficientementebaja de modo que la sangre fluye por laarteria sin ninguna intermitencia (los sonidospalpitantes ya no se oyen mediante elestetoscopio). Esta lectura en el manómetrocorresponde a la presión diastólica, cuandoel corazón está en reposo entre lascontracciones, y las arterias se estáncontrayendo por retroceso elástico. Laspresiones diastólica y sistólica se registran enforma de fracciones, en las que el numeradores la presión sistólica y el denominador, ladiastólica. Así, si la presión diastólica es 80 yla presión sistólica es 120 mm de Hg, el valorse escribe 120/80. Hay una amplia gama depresiones normales: de 100 a 140 para lasistólica, y de 60 a 90 para la diastólica.95

Si la presión arterial registrada par unindividuo fuera 200/120, sería anormalmentealta. La causa de presión arterial elevadapuede ser una elasticidad reducida en lasparedes arteriales, casi siempre poraterosclerosis. El depósito de placascalcificadas impide que la arteria se extiendadurante la sístole y minimiza el retrocesoelástico durante la diástole. La presión arterialbaja puede deberse a choque, volumen desangre reducido, o ambos.Si observamos la presión arterial en losdiferentes vasos sanguíneos (Fig. 12-12),vemos una elevación y un descensocaracterístico en las arterias, pero la presiónarterial promedio disminuye continuamenteconforme la sangre se aleja del corazón. Lapresión es mayor en la aorta, baja un poco enlas arterias y en las arteriolas es casi la mitadde la que hay en las arterias. Cuando lasangre llega a los capilares, la presión es unaquinta parte de la que había en las grandesarterias. La presión llega a su punto más bajoen las venas, especialmente en las que estáncerca del corazón ¿Cuál es la razón de que lapresión arterial baje cuando la sangre semueve más lejos del corazón?La resistencia que presenta la fricción de lasparedes de los vasos sanguíneos reduce lavelocidad del flujo sanguíneo y, a menordiámetro, mayor resistencia, debido a lafricción. Así, cuando la sangre se aleja de lafuerza bombeadora del corazón y pasa através de vasos sanguíneos cada vez másestrechos, las fuerzas de la fricción queencuentra reducen la velocidad del flujo. Estoes válido para la caída de la presión arterial enel viaje de las arterias a los capilares. Lareducción de la presión arterial se relacionacon el área total del conjunto de los capilares(Fig. 12-12). Sin embargo, el diámetro de uncapilar individual es tan pequeño, que, loseritrocitos se deslizan en una sola fila. Estelento movimiento de la sangre por la extensared de capilares permite que el oxígeno, loselementos nutritivos y otros materialesesenciales atraviesen las paredes delos capilares hacia los espacios de tejidocircundante llenos de líquido. Igualmente, losresiduos que salen de la célula se muevenhacia el espacio líquido y hacia los capilares.(El líquido acuoso que rodea las células y queactúa como medio para la carga y la descarga,se llama líquido intersticial).Ahora la sangre, cargada con los desechoscelulares, empieza su viaje de regreso alcorazón, pasando de los capilares a lasvénulas. La presión en las vénulas y en las96venas pequeñas es bastante baja porque aúnestán muy lejos de la fuerza de bombeo delcorazón y también por las fuerzas de fricciónen los capilares. Sin embargo, la velocidad delflujo en las venas aumenta rápidamente yaque tienen un área total más pequeña que laextensa red de capilares. Es obvio que lapresión que hay en las venas no basta para elregreso de la sangre al corazón; también,puesto que los seres humanos ordinariamentenos encontramos en posición erecta, unabuena cantidad de sangre debe ser impulsadacuesta arriba. Frente a este déficit de presión,¿cómo vuelve la sangre al corazón?CUADRO 12A El infarto cardiacoCada año, más de 650 mil personas en EstadosUnidos sucumben al asesino número uno de lanación; el infarto cardiaco. Más de dos tercios delas muertes ocurren en las horas (con frecuenciaminutos) después de que comienza el ataque.Muchas personas piensan que el infarto es unaforma fácil de irse: es rápido, sencillo, indoloro ycomplejo; con frecuencia olvidan que muchosmiles no mueren en esta forma, sino que duranaños sufriendo las parálisis que les provoca laenfermedad del corazón. ¿Qué causa el infartocardiaco, y por qué su habitual aparición súbita?

FIGURA 12-9 Electrocardiogramas anormales.FIGURA 12-10 El progreso de la arterosclerosis. a) Arteria normal. b) Bloqueo parcial de laarteria. c) Bloqueo avanzado de la arteria.97

En el término promedio de una vida, elcorazón trabaja lo suficiente para levantar unpeso de 45 toneladas a una altura de 5 millas.Para desempeñar ese trabajo, las demandasde combustible y oxígeno son grandes. Adiferencia de los músculos del esqueleto, eldel corazón no puede contraer una deuda deoxígeno; continuamente debe recibir unsuministro del mismo. En tanto que otrostejidos utilizan sólo 25% del oxígeno que lesproporciona la sangre, el corazón utiliza 80%.Hay un pequeño margen de seguridad.La sangre que pasa por las cámaras delcorazón no puede utilizarse para abastecer deoxígeno al mismo músculo cardiaco; encambio la sangre es transportadadirectamente a las células musculares por dosarterias coronarias, cada una de las cualestiene el diámetro de un popote para refresco.Las arterias coronarias se originan en la aorta,se enrollan alrededor de la superficie delcorazón, y se subdividen para enviarramificaciones pequeñas a todas las célulasmusculares (Fig. 12-4). Las redes de cadaarteria coronaria no se entremezclan mucho.La sangre regresa a la aurícula derechamediante una bolsa o depresión en la paredde la aurícula derecha, el seno coronario,dentro del cual desembocan las venascoronarias.Un infarto es causado generalmente por unbloqueo en las arterias coronarias, y elmúsculo y el tejido conjuntivo que dependende ese vaso pronto quedan sin oxígeno ymueren. Tal bloqueo puede ocurrir rápida olentamente, pero casi siempre se relacionacon la arterosclerosis. La arterosclerosises un estado degenerativo en el que lasparedes de las arterias son invadidas porgrasas, principalmente colesterol. Con eltiempo estos depósitos se vuelven fibrosos yse impregnan con calcio y forman láminas oplacas, similares en su consistencia a la de loshuesos (Fig. 12-10). Conforme crecen losdepósitos, la luz del vaso sanguíneo se hacemás pequeña, hasta que un pequeño coágulode sangre, o trombo, quizá no más grandeque un perdigón BB, puede obstruirla. Si elbloqueo ocurre en la arteria coronaria, elindividuo sufre un “infarto cardiaco” o una“coronaria” que con frecuencia causa lamuerte. Si el daño no es extenso porque elbloqueo sólo ha afectado a un pequeño vasosanguíneo, es posible que el estado dedebilitamiento pueda ser sólo temporal.Quizá sorprenderá saber que si se tienen másde 30 años de edad ya hay unas cuantas98zonas muertas en el corazón, el tejidocicatrizado de tal daño local sigue ahí.Alrededor de los 40 años de edad,probablemente se experimentarán unoscuantos bloqueos coronarios menores,bastante diminutos, y confundidos confrecuencia con dolores causados por laindigestión. ¿Por qué tal bloqueo no siempreproduce un infarto cardiaco? Si el bloqueo esgradual, ordinariamente se desarrollan vasossanguíneos auxiliares, y un ejercicio suaveacelera el desarrollo de esos vasos sanguíneosaccesorios. Como consecuencia, se abrennuevas vías de suministro sanguíneo para lascélulas en la región de la arteria bloqueada, yel daño es mínimo. Sin embargo, la oclusióncoronaria que causa la muerte no siemprepuede ser grande. La mayor parte de lasmuertes son resultado de perturbaciones en elritmo eléctrico del corazón. La zona delmúsculo cardiaco que muere y queda más alláde la oclusión, puede bloquear la conducciónnormal como si fuera una diminuta resistenciaeléctrica. Se desencadena entonces un ritmoanormal y esto origina la fibrilaciónventricular. Un ventrículo fibrilado no bombeasangre, y si el corazón no se desfibrila enunos cuantos minutos, sobreviene la muerte.El movimiento de la sangre hacia el corazónse efectúa mediante lo que se llama la bombavenosa. Todas las venas periféricas contienenválvulas que evitan el reflujo y hacen que lasangre solamente fluya hacia el corazón (Fig.12-13). Además, cada vez que un músculo secontrae o una extremidad se mueve, secomprimen las venas. Puesto que las válvulasimpiden el reflujo, los músculos están siempre“ordeñando” las venas e impulsando la sangreen dirección del corazón. Así, el balancear losbrazos, el caminar, el correr y otrosmovimientos corporales ayudan a que lasangre regrese al corazón. Además, una ligeracontracción de los músculos en las paredes delas venas ayuda en el flujo de regreso y evitaque la sangre se acumule en lasextremidades.

FIGURA 12-11 Representación diagramática de los fenómenos registrados al medir la presiónarterial.99

FIGURA 12-12 Presiones sanguíneas y velocidades de flujo en varias partes del sistemacirculatorio.FIGURA 12-13 La bomba venosa: los músculos ayudan a mover la sangre en las venas hacia elcorazón.100

Intercambio de materiales a través de lapared capilarEn una pulgada cúbica de músculo se hacalculado que hay más de 1.5 millones decapilares. La extensa ramificación, el pequeñodiámetro, las delgadas paredes y el áreasuperficial de los capilares aseguran que lastransferencias entre las células y la corrientesanguínea se efectúe con toda rapidez.Las paredes de los capilares son muypermeables al agua y a casi todas lasmoléculas pequeñas; el transporte de estosmateriales a través de los capilares ocurreprincipalmente por difusión. Los intercambiosentre la sangre (contenida en los capilares) ylas células de los tejidos no es directa, lascélulas de los tejidos están rodeadas ybañadas por el líquido intersticial, que actúacomo intermediario: las sustancias pasan dela sangre a través de la pared capilar allíquido intersticial y de ahí a la célula, oviceversa. A causa de que el movimiento delos materiales a través de la pared capilarimplica la difusión, se requiere un gradientede concentración que proporcione la fuerzamotriz para el movimiento neto de unasustancia. La conservación de este gradientedepende básicamente de que las células deltejido metabolicen en forma activa. Veamospor qué.Los nutrientes disueltos en la sangre sedifunden fuera de los capilares y pasan a lascélulas del tejido mediante el líquidointersticial. Puesto que las células de lostejidos usan continuamente los nutrientes,hay una eliminación constante de estassustancias del líquido intersticial y, comoconsecuencia, se establece un gradiente en elque la concentración de nutrientes es mayoren la sangre que en el líquido intersticial o enlas células mismas. Por el contrario, losresiduos metabólicos son producidosconstantemente por las células de los tejidosque metabolizan en forma activa y, comoaumenta la concentración intracelular, estassustancias salen de la célula hacia el líquidointersticial y, por difusión, entran en loscapilares. La secuencia de los fenómenosrelacionados con los intercambios entre loscapilares y las células de los tejidos semuestran en la figura 12-14.101

FIGURA 12-14 Representación diagramática del movimiento de nutrientes y desechos entre la sangre ylas células delos tejidos. Las sustancias atraviesan las paredes capilares principalmente por difusión, y así dependen de laconservación de un gradiente de concentración entre los líquidos capilar e intesticial.FIGURA 12-15 a) Micrografía electrónica que muestra una sección transversal de un capilar. La unión de las célulasendoteliales con un obvio espacio intercelular se indica mediante flechas. Además, numerosas vesículas pinocitóticaspueden verse en las células endoteliales que forman la pared capilar. (Cortesía de R. R. Porter) b) Intercambio delíquidos entre el capilar y el espacio del tejido.FIGURA 12-16 El marcapasos artificial. a) La cabeza del marcapasos pasa por una vena del cuello, la vena cava, laaurícula derecha y el ventrículo derecho. B) Dos tipos de marcapasos sostenidos en la mano. El de la derecha tieneaproximadamente el tamaño de una caja de cerillos. En la radiografía que se encuentra en el fondo, el marcapasos másgrande sostenido en la mano izquierda se muestra ya implantado. (Cortesía de World Health Organization).102

Puesto que los materiales liposolublespenetran la membrana celular con bastantefacilidad, éstos tal vez pasan directamente através de la pared capilar. Las moléculascargadas (iones9 y las sustancias que no sonliposolubles tendrían gran dificultad en pasar através de ella si no fuera por que existenespacios entre las células endoteliales queforman la pared capilar (Fig. 12-15). Se creeque estas moléculas de difusión lenta semueven a través de los espacios intercelularesmediante filtración, más que por difusióndirecta a través de la membrana celular, y enesta forma se intercambian con mayor rapidezde lo que podría anticiparse, considerandosólo sus características de difusión. Además elmicroscopio electrónico muestra que la mayorparte del transporte de moléculas grandes ypequeñas hacia adentro o hacia fuera de loscapilares puede llevarse a cabo mediante lapinocitosis (Fig. 12-15).CUADRO 12B Marcapasos artificialesMUCHOS MARCAPASOS FUNCIONAN MALLOS ÁNGELES (UPI)- La mitad de los 250 marcapasosartificiales recobrados en personas fallecidas el añopasado estaban funcionando mal en cierto grado, dijoayer un médico de la USC.El funcionamiento defectuoso bastaba para poner enpeligro la vida y, posiblemente, fue un factor causantede muerte en el 16 por ciento de los casos, explicó eldoctor Michael Biltich, profesor auxiliar de medicina enel USC.Biltich dijo que de 25 al 50% de los casos el hospitaldeja de enviar la tarjeta de garantía al fabricante quienluego se rehúsa a reemplazar el marcapasos cuandoempieza a funcionar defectuosamente.Un gran porcentaje de las muertes por enfermedadesdel corazón en Estados Unidos son el resultado directode arritmias, palpitaciones irregulares del corazón. Silos ritmos potencialmente peligrosos se detectan atiempo, entonces pueden tomarse medidas correctivas.Ciertamente alrededor de un millón de personasconfían ahora en marcapasos artificiales que puedendurar de seis a 12 años.El marcapasos artificial es un dispositivo mecánico quesuministra al corazón los impulsos eléctricos que le danal músculo cardiaco un latido rítmico. El marcapasosartificial se utiliza cuando el marcapasos natural, elnudo SA, deja de enviar una señal eléctrica que puedeactivar las aurículas y los ventrículos. Para millares deindividuos es el don de la vida, aunque según indica lanoticia citada, no carece de defectos.A principios de la década de 1950 se introdujeron losprimeros marcapasos artificiales. Constaban de unabatería que se llevaba externamente con una conexiónque iba directamente al corazón mediante alambresque atravesaban la piel. Puesto que el corazón latealrededor de 40 millones de veces al año, y estodoblaría los alambres del marcapasos 80 millones deveces, el problema que se presentó con mayorfrecuencia fue la fatiga y el rompimiento de losalambres. La interrupción de la señal por un circuitoroto significaba la falla del corazón. Técnicas recienteshan tratado este problema, y actualmente el alambredel suministro de energía se introduce en la vena delcuello y se hace llegar por la vena cava hasta elinterior de la aurícula derecha, a través de la válvulatricúspide y se pone en contacto con la pared interiordel ventrículo derecho (Fig. 12-16). El método norequiere una cirugía de corazón abierto y reduce almínimo la flexión del alambre; si las baterías secambian con regularidad, un marcapasos puede durarhasta siete años.El corazón normal late 70 veces por minuto; durante elsueño los latidos se reducen a un promedio de 55 o60; y en momentos de tensión nerviosa, el corazónpuede latir 150 veces por minuto. Así, para una vidanormal, una persona a la que se le ha adaptado unmarcapasos artificial debería tener la capacidad devariar los impulsos eléctricos entre 55 y 150. Uninstrumento tan elaborado no sólo sería costoso, sinomás propenso a las fallas que uno que tuviera undiseño más sencillo. Por tanto, en la práctica la mayorparte de los marcapasos tienen tres posiciones deajuste: lento, normal y rápido. Éstas son controladaspor el usuario de modo que el corazón lateaproximadamente de acuerdo con su carga de trabajo.El marcapasos artificial moderno que más éxito hatenido, es un modelo transistorizado que capta losimpulsos del nudo SA del propio paciente; las señalesse amplifican, demoradas durante un intervaloapropiado, y luego se envían al músculo ventricular. Enel caso de que el nudo SA deje de enviar una señaleléctrica, el marcapasos implantado se conecta a supropio generador de pulso y emite 72 pulsaciones porminuto. En los casos en que el corazón esté bloqueadoirregularmente, el marcapasos artificial funciona avoluntad y produce una pulsación sólo cuando elmarcapasos natural falla. Puesto que los impulsoseléctricos del nudo SA se perciben mejor en la parteexterior del corazón, la implantación es relativamentesimple. Un médico lo explicaEn resumen, el transporte de carga(pinocitosis), la filtración y la difusión son losmecanismos mediante los cuales lassustancias disueltas se transportan a travésde las paredes capilares, y como resultado lascélulas que componen los tejidos intercambiandesechos inservibles por nutrientes esenciales.Hemos tenido suerte. El impulso eléctrico queestimula los ventrículos es reproducible,utilizando un efecto descubierto por LuigiGalván desde 1791. El descubrimiento deGalván aplicado a la cirugía y la técnicaeléctrica dio por resultado el actualmarcapasos. El logro verdadero sería unir laadaptabilidad del marcapasos natural con undispositivo vinculado a las vías de retroaccióndel propio cuerpo. Nadie está considerandoseriamente esto, todavía.Control del movimiento de los líquidos através de los capilares¿Qué determina la dirección en la que loslíquidos (principalmente el agua) entran osalen de los capilares? La cantidad de líquido103

que entra o sale de los capilares estádeterminada por las diferencias relativas enmagnitud entre las presiones hidrostática(líquido) y osmótica en cada lado del capilar.En el extremo arterial del capilar la presiónsanguínea (hidrostática) es aproximadamentede 30 mm de Hg y la del líquido del tejidocircundante es de 10 mm de Hg. Así, lapresión hidrostática efectiva que tiende ahacer pasar el líquido del capilar hacia losespacios intersticiales es de 20 mm de Hg. Lacompensación de esta fuerza es la diferenciaen las presiones osmóticas coloidales de lasangre y del líquido intersticial. La sangrecontiene cantidades relativamente grandes deproteínas plasmáticas a las que las paredescapilares no son muy permeables; enconsecuencia, el líquido intersticial es bajo enproteínas de gran peso molecular. Por ello, lapresión osmótica de la sangre en el extremode la arteriola es más alta (25 mmHg) que ladel líquido intersticial (15 mmHg). Así lapresión osmótica efectiva, que tiende adevolver el líquido a los capilares, es de 10mmHg. Cuando se consideran tanto lasfuerzas hidrostáticas como osmóticas, hay unapresión de filtración hacia fuera de 10 mmHg(20 a 10 mmHg) en el extremo de la arteriola(Fig. 12-15b). En el extremo venoso, lasituación es contraria. La presión sanguíneaen este extremo del capilar es de 15 mmHg,la presión del líquido del tejido es de 10mmHg ypor consiguiente, la presiónhidrostática efectiva es de 5 mmHg. Lapresión osmótica efectiva en el extremovenoso del capilar es la misma que en elextremo arterial: 10 mmHg. Debido a que lapresión osmótica es mayor que la hidrostáticaen el extremo venoso, el líquido del tejido esobligado a volver al capilar. En la parte mediadel capilar las presiones hidrostáticas yosmóticas son casi iguales, y no haymovimiento neto de líquido (Fig. 12-15b).En tanto las fuerzas osmóticas e hidrostáticasestán equilibradas, no hay movimiento netode líquido (esto es, entran y salen igualescantidades de líquido de los capilares); sinembargo, cualquier alteración en el equilibriopuede permitir que los tejidos se hinchen o searruguen. La acumulación de cantidadesexcesivas de líquido en los espacios de lostejidos se conoce como edema. El choque,que frecuentemente se presenta después deuna operación quirúrgica, quemadas graves,heridas o tumores, se caracteriza por unaumento de la permeabilidad capilar quepermite que las proteínas de la sangre pasena los espacios de los tejidos. Esto reduce elgradiente de presión osmótica entre la sangrey los líquidos de los tejidos, impide el flujo de104regreso de la sangre, disminuye el volumende sangre y, si esto prosigue por un largotiempo, puede sobrevenir la muerte.La linfa y el sistema linfáticoEl cuerpo contiene una red tubularextensamente ramificada para sacar lascantidades excedentes de líquido intersticial ydevolverlas al sistema circulatorio. Los tubosde esta red tienen paredes delgadas, vasoscerrados llamados linfáticos que se unenpara formar vasos cada vez más grandes.Finalmente, los vasos mayores desembocanen dos grandes ductos, el conducto linfáticoderecho y el conducto torácico, quedesemboca en el sistema sanguíneo en laregión del cuello (Fig. 12-17). En tanto seencuentra en el sistema linfático, el líquidointersticial se llama linfa. La diferenciaesencial entre el líquido circulatorio (plasma) yla linfa consiste en que el plasma es muchomás rico en proteínas.Los vasos linfáticos intervienen en formaimportante al regresar el líquido y lasproteínas al sistema circulatorio. Como se haobservado, la pared capilar es ligeramentepermeable alas proteínas; como consecuenciade esto, hay una lenta pero constante pérdidade proteínas de la sangre hacia el líquidointersticial que rodea las células. Sin embargo,esas proteínas no pueden regresar al sistemacirculatorio a través de la pared capilar porquehay una presión líquida tisular insuficientepara moverlas en esa dirección. Los mismosvasos linfáticos proporcionan el medio pararegresar las proteínas a la sangre puesto queson bastante permeables a estas moléculas(Fig. 12-17c). En realidad, si no ocurriera talregreso la presión osmótica de la sangrebajaría tanto que el volumen sanguíneo sereduciría continuamente y podría sobrevenir lamuerte en menos de 24 horas. El fracaso en lareducción del agrupamiento de proteínas en ellíquido intersticial interfiere con el mecanismoque extrae el agua de las regiones que rodeanlas células del tejido hacia el extremo venosodel capilar, hay un movimiento neto de líquidohacia los espacios tejido, y esto origina eledema. La grotesca inflación de lasextremidades que se ve en la elefantiasis (Fig.12-18), se debe al bloqueo de los conductosque dan salida a la linfa por un gusanoparasitario llamado filaria.

FIGURA 12-17 El sistema linfático. a) Diagrama de la relación entre el sistema linfático y elsistema circulatorio. B) Diagrama esquemático del sistema linfático. C) Detalle de un vaso linfáticoy un capilar sanguíneo.FIGURA 12-18 Una pierna normal comparada con la de un paciente con elefantiasis.FIGURA 12-19 Ganglios linfáticos y drenaje de un área infectada.105

¿Qué impulsa a la linfa a lo largo de la extensared de conductos linfáticos hasta el puntodonde se vierte en el sistema sanguíneo en elcuello? La linfa fluye lentamente en los vasoslinfáticos, mucho más lentamente que lasangre en sus vasos propios. Dos factoresdeterminan la rapidez con la que fluye la linfaen los vasos linfáticos: 1) la presión del tejidoy 29 la bomba linfática. Siempre que lapresión del líquido se eleva sobre lo normal,se hace más rápido el flujo de linfa en losvasos linfáticos. El mayor movimiento dellíquido incrementa la velocidad del flujo delinfa. La bomba linfática no es en realidadun órgano muscular, sino la comprensiónejercida durante el movimiento corporal porlos músculos y otros tejidos que rodean losvasos linfáticos. Funciona de la siguientemanera: los vasos linfáticos, al igual que lasvenas, tienen válvulas de un solo sentido quepermiten el flujo en una sola dirección.Cuando se comprime cada vaso linfático, seimpulsa al líquido hacia la región del cuello yfluye hacia el sistema venoso. El ejercicio, elcorrer, o el caminar ayudan a bombear la linfadesde los espacios de los tejidos hacia lacorriente sanguínea.En determinados puntos de unión de los vasoslinfáticos pequeños con los grandes (la ingle,las axilas y el cuello, en particular) selocalizan masas de células grumosasconocidas como ganglios linfáticos (Fig. 12-19). Éstos intervienen en forma importante enla defensa del cuerpo contra las enfermedadesmediante la producción de linfocitos yanticuerpos y la expulsión de bacterias ypartículas extrañas. Los linfocitos sonleucocitos ameboides especializados, quepueden rodear partículas extrañas (Cap. 13).La linfa que proviene de los tejidos, pararegresar a los conductos del sistemacirculatorio, debe pasar a través de los filtrosde los ganglios linfáticos. Así la linfa sepurifica constantemente de desechos ybacterias extrañas y la sangre se limpia ypurifica. No es raro que durante una infecciónsevera los ganglios linfáticos se inflamen,porque participan en una batalla protectora.Por ejemplo, una infección en el dedo o en lamano puede causar una inflamación en elganglio axilar y hacerlo hipersensible ydoloroso. Las glándulas salivales en realidadson algunas veces ganglios linfáticosdesarrollados.Puesto que la red linfática es un sistemaextenso de drenaje (Fig. 12-17), se puedeapreciar fácilmente la razón por la que confrecuencia es afectada por el cáncermetastásico. Una vez que las células106cancerosas han invadido los vasos linfáticos,pueden alojarse y proliferar en los ganglios. Sise diagnostica a tiempo, existe la posibilidadde que la extracción de los conductos yganglios linfáticos que corren hacia abajopuede evitar una ulterior propagación delcáncer.CUADRO 12C La muerte de LeninFue un día amargo y frío en Gorki, un suburbio deMoscú. Era el mes de enero de 1924. En las primerashoras de aquella tarde, el cuerpo de Lenin, líder de laRevolución Rusa, había sido llevado a la sala denecropsias. Diez médicos y José Stalin estabanpresentes. Los escalpelos y las tijeras para cortarhuesos abrían el cráneo y ponían al descubierto elcerebro de Lenin. La causa de la muerte era clara.Todo el lado izquierdo del cerebro estaba destruido. Unexamen más detallado del cerebro reveló la razón. Unaarteria principal que abastecía una extensa porción delcerebro estaba bloqueada y el tejido que estaba másallá de la oculusión había muerto de inanición. Cuandola hoja del escalpelo se introdujo en la arteriaobstruida, la hoja golpeó algo duro y arenoso, como siestuviera cortando un pedazo de piedra, lo que algunavez fue una arteria elástica semejante a hule, ahoraera una varilla sólida semejante a un hueso.La muerte de Lenin no fue totalmente inesperada; éstefue el tercer ataque. Sucumbió a una enfermedaddegenerativa del sistema circulatorio llamadaarterosclerosis (a la que se alude comúnmente como“endurecimiento de las arterias”). Aún ahora más de28 millones de personas en este país tienen algunaforma de enfermedad cardiovascular. Entre nuestrosamigos, parientes y personas que viven en nuestraciudad y en nuestra capital, una de cada siete estáafectada por una enfermedad cardiovascular.RESUMEN1. La evolución de los sistemas circulatoriosestuvo probablemente relacionada con elaumento en el tamaño del cuerpo.2. La sangre fluye del corazón hacia la aorta,las arterias, las arteriolas, los capilares,las vénulas, las venas y regresa alcorazón.3. Las arterias conducen la sangre fuera delcorazón, las venas llevan la sangre alcorazón o de un órgano a otro (venasportales).4. En el corazón de cuatro cámaras, un flujode sangre de un solo sentido se dirige dela aurícula derecha al ventrículo derechopor la válvula tricúspide, y del ventrículoderecho a la arteria pulmonar a través dela válvula semilunar. De la arteriapulmonar la sangre fluye a los pulmones.

5. De los pulmones, la sangre regresa a laaurícula izquierda por la vena pulmonar.Un flujo de sangre de un solo sentidodesde la aurícula izquierda al ventrículoizquierdo es controlado por la válvulabicúspide, en tanto que la válvula aórticadirige el flujo del ventrículo izquierdo a laaorta.6. El lado derecho del corazón es la bombapulmonar, y el lado izquierdo es la bombasistémica.7. Las válvulas del corazón operanpasivamente para evitar el reflujo desangre cuando el corazón se contrae. Lasválvulas defectuosas pueden reemplazarsecon materiales artificiales.8. La pared del corazón consta de epicardio,endocardio y miocardio muscular. Las dosaurículas se contraen juntas, lo mismo quelos dos ventrículos.9. El latido del corazón es miogénico, esdecir, generado eléctricamente por célulasmusculares especializadas; el nudoregulador o sino auricular y el nudoauriculoventricular. Hay célulasmusculares de rápida conducción,llamadas el fascículo AB, que salen delnudo AB como fibras de Purkinje y ayudana controlar la palpitación ventricular. Sedispone de marcapasos artificialestransistorizados que producen o regulan laactividad eléctrica de los nudos SAatrofiados o que no funcionan bien.10. Durante un ciclo normal de palpitacióncardiaca, hay un período refractario; sieste período se reduce, sobreviene lafibrilación. La fibrilación ventricular esespecialmente peligrosa y puedeoriginarse por una corriente eléctrica de60 ciclos.11. El control nervioso de la frecuenciacardiaca se efectúa mediante los nerviosparasimpáticos (inhibidores) y simpáticos(estimulantes), que actúan sobre el nudoSA. Las hormonas (adrenalina), el CO 2 y lapresión arterial pueden afectar también lafrecuencia cardiaca.12. Los soplos del corazón pueden indicar elmal funcionamiento de las válvulas.13. La actividad eléctrica del corazón puederegistrarse con un ECG. Eléctricamente,cada ciclo completo de pulsación delcorazón muestra una onda P (anterior a lacontracción auricular o sístole), una ondaQRS (anterior a la contracción ventricular)y una onda T más larga y más suave (querefleja la relajación ventricular o diástole).14. Los infartos cardiacos son causadosordinariamente por el bloqueo de lasarterias coronarias debido a laaterosclerosis.15. La presión arterial se toma con unesfingomanómetro y refleja la eficacia debombeo del corazón. La presión sistólicarefleja la contracción del corazón; lapresión diastólica indica que el corazón seha relajado. Las presiones altas puedenoriginarse por aterosclerosis; las presionesbajas se deben a choques y/o a lareducción del volumen sanguíneo. Lapresión es mayor en las arterias y menoren las venas. El regreso de la sangrevenosa al corazón es favorecido porválvulas que hay en las venas periféricas ylas contracciones de los músculos delcuerpo que en conjunto constituyen labomba venosa.16. El intercambio de nutrientes y desechosentre las células de los tejidos y la sangreocurre mediante difusión, filtración ytransporte de carga a través de lasparedes de los capilares y las de lascélulas de los tejidos por medio del líquidointersticial. La dirección de losmovimientos del líquido a través de lapared capilar está determinada por elequilibrio relativo entre las presioneshidrostática y osmótica. La alteración deeste equilibrio puede causar edema.17. El exceso de líquido intersticial se regresaa la sangre mediante un extenso sistemalinfático. Cuando está en los vasoslinfáticos, el líquido se llama linfa; es másbajo en proteínas que el plasmasanguíneo. La presión de los tejidos y labomba linfática (comprensión muscular yde los tejidos) lo mismo que las válvulas,ayudan al flujo de linfa en los vasoslinfáticos.18. Los ganglios linfáticos contienen linfocitosy son importantes en la lucha contrainfecciones y enfermedades.- aorta- arteria- arterias coronarias- arteriola- aterosclerosisPALABRAS CLAVE107

- aurícula- Bomba linfática- bomba pulmonar- bomba sistémica- bomba venosa- capilares- conducto linfático derecho- conducto torácico- corazón- choque- diástole- ECG- edema- endocardio- epicardio- esfigmomanómetro- fascículo- fibras de Pukinje- fibrilación- ganglios linfáticos- iones- linfa- linfáticos- linfocitos- líquido intersticial- miocardio- nervio parasimpático- nervio simpático- nudo auriculoventricular (AV)- nudo marcapaso sino auricular (SA)- onda P- onda QRS- onda T- pericardio- periodo refractario- presión sistólica- seno coronario- sistema circulatorio- sístole- soplos108- válvula aórtica- válvula bicúspide o mitral- válvula pulmonar o semilunar- válvula tricúspide- vena- venas portales- vénulas- ventrículo

ACTIVIDADES EN EL AULAPARA LAREESTRUCTURACIÓN DEIDEAS: UN EJEMPLORELACIONADO CON LANUTRICIÓN HUMANARESUMENBanet E. Y F. NúñezTomando como referencia la lección“Obtención y utilización de los nutrientescontenidos en los alimentos” –que forma partedel módulo de enseñanza “Nutrición Humana”desarrollado en cursos correspondientes aniveles de Enseñanza Secundaria Obligatoriapresentamosen este artículo el desarrollo deuna propuesta didáctica que tiene en cuentalos conocimientos iniciales de los estudiantes.INTRODUCCIÓNDesde hace tiempo, muchos trabajos deinvestigación han mostrado que los alumnos yalumnas de distintos niveles educativosmantienen ideas imprecisas o equivocadassobre diferentes aspectos científicos, y queéstas interfieren con los contenidos quedeberían aprender. En lo que se refiere a lanutrición humana este fenómeno ha sidoestudiado, tanto en relación con los procesosque intervienen en esta función-digestión(Giordan, 1987; Cubero 1988; Banet y Núñez1989), respiración (Anderson, Sheldon yDubai, 1990; Banet y Núñez, 1990; Seymoury Longden, 1991) o circulación (Arnaudin yMintzes, 1985; Shemesh y Lazarowitz, 1989;Pérez de Eulate, 1992), por ejemplo- comotambién respecto a lo que piensan losestudiantes sobre las relaciones que existenentre ellos (Núñez, 1994; Núñez y Banet,1996).Sin embargo, son menos numerosos lostrabajos dirigidos a valorar la eficacia depropuestas de enseñanza que pongan demanifiesto la manera de fomentar el cambioconceptual (Giordan, 1987; Lawson, 1988).Aunque parece existir cierta coincidencia enrelación con los principios fundamentales paraque éste se produzca (señalados por Posner,Strike, Hewson y Herzog, 1982; Osborne yFreyberg, 1985; Lauren y Resnick 1983;Driver 1988; Strike y Poner, 1990, entreotros), existen algunas discrepancias sobre laforma de conseguir en el aula este propósito,como se puede deducir del análisis de lasdiferentes secuencias de enseñanzapropuestas por Lawwon (1991), Dreyfus,Jungwirtz y Eliovith (1990), Needham y Scott(1987) o Driver (1988), entre otros autores.El propósito de este artículo es mostrarutilizandocomo ejemplo unos contenidosconcretos- cómo seleccionar y secuenciar lasactividades de enseñanza para intentar lograrla reestructuración de ideas y el cambioconceptual. Los datos que presentamos acontinuación forman parte de un amplioestudio sobre la nutrición humana,desarrollado en octavo de EGB, cursocorrespondiente al segundo año de EducaciónSecundaria (13-14 años). Creemos, sinembargo, que muchas de estasconsideraciones pueden ser útiles para losúltimos cursos de Primaria- comocomentaremos en este artículo- si se tienenen cuenta las diferentes posibilidades deaprendizaje entre los estudiantes de uno yotro nivel. Describir una parte del mismo- lasegunda lección “Obtención y destino de losnutrientes contenidos en los alimentos”- sedebe únicamente a la imposibilidad materialde resumir, y a la vez concretar, en estetrabajo los detalles completos del estudiollevado a cabo. Las dos lecciones quecompletan el módulo son: 1. “Los Alimentos”;2. “La Respiración. Obtención y utilización deenergía por las células”.Las ideas de los alumnos y el cambioconceptualLos conocimientos- acertados o no- queposeen los estudiantes sobre determinadoscontenidos científicos pueden tener comoorigen la escuela, las experiencias de la vidacotidiana o, también, pueden ser debidos a lainfluencia de los medios de comunicación(Albaladejo y Caamaño 1992). Sin embargo,no todos tienen la misma importancia enrelación con el proceso de enseñanza yaprendizaje. Para nuestros propósitos- ysiendo conscientes de que simplificamosdemasiado el problema- los hemoscaracterizado atendiendo a tres criterios:• Grado de articulación: según se trate denociones relativamente independientes deotras (cuestiones terminológicas,conocimientos memorísticos más o menosaislados) o de esquemas más o menosamplios, que agrupan y relacionandistintos conceptos.• Nivel de aproximación al conocimientocientífico: nociones correctas que serán109

ampliadas durante el proceso deenseñanza, o bien ideas alternativas alconocimiento científico, que deben sersustancialmente modificadas.• Relevancia respecto a los objetivosfundamentales de un tema determinado:se trata de ideas básicas para comprendersus contenidos y sus relaciones con otraslecciones; o por el contrario, se refieren aaspectos más secundarios, o deampliación.Aunque la casuística es mucho más amplia ycompleja, el análisis simultáneo de los trescriterios, nos puede permitir anticipar lasiniciativas a adoptar para ampliar losconocimientos iniciales- si son correctos- opara intentar producir una reestructuraciónmáso menos radical- de los mismos, en casode que sean erróneos. También nos puedeproporcionar una primera idea sobre el gradode dificultad que encontraremos en nuestrointento. Por tanto, conocer las ideas de losalumnos y alumnas debe ser de gran utilidadpara seleccionar y, sobre todo, concretar lasactividades de enseñanza, como intentaremosmostrar a continuación.Los datos disponibles sobre los contenidosrelacionados con la “Obtención y destino delos nutrientes contenidos en los alimentos” –expresión con la que nos referimos a lasconsecuencias del proceso digestivo y altransporte de las sustancias obtenidas a lasdistintas células del organismo- ponen demanifiesto que los estudiantes que seencuentran finalizando la Educación Primaria ylos de primeros cursos de EducaciónSecundaria, mantienen nociones con ciertogrado de articulación 8esquemasconceptuales), con frecuencia erróneas, quepor su relevancia pueden dificultar losprocesos de aprendizaje. Por su importancia,nos centramos en dos aspectos queconsideramos referencias conceptualescentrales en el desarrollo de la intervención enel aula:a) El primero de ellos tiene que ver con lossucesos más destacados que tienen lugaren el tubo digestivo. En estos niveles, enlos que una visión general sería suficiente,el pensamiento de muchos estudiantespodría responder al esquema I (figura 1),en el que se observan tres obstáculosimportantes que van a interferir con losnuevos conocimientos:- El papel preponderante, casi exclusivo,que atribuyen al estómago en el procesodigestivo (como consecuencia de lasacciones de los jugos gástricos y, enocasiones, también de la bilis),desconociéndolas acciones que tienenlugar en los restantes órganos (queconsideran como un tubo que deberecorrer el alimento)- La imprecisa conceptualización, incluso anivel de Educación Secundaria, de lo quesupone la digestión, identificada pormuchos estudiantes como procesomecánico, que produciría la trituración oel desmenuzamiento de los alimentos.- Las consecuencias de la digestión: comolos alimentos están formados porsustancias buenas o aprovechables, losresultados de este proceso sería laobtención de estas sustancias(generalmente, proteínas y vitaminas).b) Evidentemente, este esquema no seencuentra aislado en la estructuracognitiva de los estudiantes, sino quepuede estar relacionado con otros(alimentos, o circulación de la sangre, porejemplo). Precisamente, el segundo de losaspectos al que nos vamos a referir tienenque ver tiene que ver con lo que ocurre alos nutrientes una vez finalizado el procesodigestivo (figura 2). Las principalesdificultades que se han observado en estecaso han sido las siguientes:- Un número significativo de estudiantesdesconoce el destino de las sustanciasnutritivas obtenidas a partir de losalimentos: recorren el tubo digestivo, sinincorporarse a la circulación (esquema3); son recogidas por la sangre, aunqueno tendrían como destino los órganos olas células (esquema 4).- En otros casos, aunque conocen que losnutrientes son transportados a losórganos o a las células del cuerpo,piensan que no todos ellos (pulmones ohuesos, entre otros) necesitan estassustancias (esquema 5).Aunque no sea un enfoque demasiadohabitual, consideramos que otros aspectos(como, por ejemplo, ciertos detalles sobre laanatomía del aparato digestivo) tienen unaimportancia secundaria, y no deberíandesviarnos de los propósitos fundamentalesque acabamos de mencionar.110

Fig. 1 Reestructuración de ideas sobre el proceso digestivoFig. 2. Reestructuración de ideas sobre el de la digestión.SD= Sistema Digestivo SC = Sistema Circulatorio FC = Funciones Celulares111

En función de cuál sea el nivel de partida delos estudiantes, las intenciones educativas sedeberían centrar, en unos casos, en producirlo que algunos autores han llamadoreestructuración ligera (Carey, 1985),crecimiento conceptual (Rumelhart y Norman,1981), captura conceptual (Hewson, 1981) odesarrollo conceptual (Pines y West, 1986);en otros se debe producir un cambio radical,que ha sido denominado reestructuración(Rumelhart y Norman, 1981), reestructuraciónfuerte (Carey, 1985), o simplemente cambioconceptual (Hyewson, 1981; Pines y West,entre otros9, lo que implicaría un abandonode las ideas iniciales, sustituyéndolas porotras nuevas. La aplicación. En EnseñanzaSecundaria- de estas ideas a nuestro ejemplo,se concreta en las siguientes consideraciones:- El esquema 1 de la figura 1, debería sersignificativamente reestructurado en tressentidos (esquema 2):a) Recomponer su estructura jerárquica,situando al estómago al nivel que lecorresponde junto a otros órganos deltubo digestivo que contribuyen a ladigestión.b) Modificar algunas de las relaciones queestablecen los estudiantes en relación condeterminados elementos del mismo: comolas conexiones de hígado y páncreas conel estómago (que contribuyen a lapersistencia del papel central y, a veces,exclusivo del estómago en este proceso);o sobre las consecuencias de ladigestión(no es igual pensar que “pormedio de la digestión se obtienen lassustancias buenas o aprovechablescontenidas en los alimentos”, que “ladigestión produce la transformación de lassustancias nutritivas contenidas en losalimentos, produciendo sustancias mássencillas”).c) Además es necesario producir una mayordiferenciación del mismo, bien por laincorporación de nuevos conceptos alesquema (procesos químicos, sustanciasnutritivas sencillas) o por la ampliación delconocimiento sobre otros (clase denutrientes que contienen los alimentos,por ejemplo).Si nos referimos ahora a los esquemas de lafigura 2 (3 a 5), la reestructuración supone,según los casos:a) Establecer nuevas relaciones en suestructura cognitiva entre digestión y:- sus ideas sobre el sistema circulatorio,comenzando a integrar estos procesosen las funciones de nutrición.- la necesidad de nutrientes para losdistintos órganos del cuerpo.b) Simultáneamente, consideramosnecesario- ampliando su grado decomprensión sobre la estructura delcuerpo humano- atribuir a las células detodos los órganos el desarrollo último delos procesos de nutrición (en nuestrapropuesta se completa posteriormente alabordar la respiración).Naturalmente que estos propósitos no sepueden trasladar íntegramente a los últimoscursos de Primaria. Sin embargo, ya desdeestos niveles educativos, los alumnos yalumnas tienen algunas ideas formadas- confrecuencia erróneas, en el sentido que hemosseñalado antes- en relación con la digestión y,también, sobre lo que ocurre después de esteproceso. Por esta razón y para que laenseñanza no suponga un refuerzo de lasmismas, deberíamos intentar establecerrelaciones entre el proceso digestivo y lasnecesidades de los distintos órganos delcuerpo y, por tanto, con el sistema circulatoriocomo medio de transporte, aunque es ciertoque habría que cuidar la terminología y elnivel con el que se abordan estos aspectos.Las actividades de enseñanza y lareestructuración de ideasSin embargo, que se produzcan estos cambiosno resulta una tarea sencilla- como lo pruebala persistencia de las ideas equivocadas- yrequerirá que tanto la selección como eldesarrollo de las actividades de enseñanza enel aula tengan en cuenta estas intencioneseducativas. Para ello, en nuestra opinión, hayque considerar los siguientes aspectos:a) Aunque en el proceso de planificación dela enseñanza hay que contar con muchosotros factores (Sánchez Blanco y ValcárcelPérez, 1993), es necesario conocer antesde iniciar la lección, lo que piensan losalumnos y alumnas, al menos sobre losaspectos más significativos de la misma.b) La reestructuración de ideas se producirácomo consecuencia de la interacción, entreotros, de los siguientes factores:- El interés (grado de motivación) de losestudiantes, que facilitará su implicaciónen proceso educativo y favorecerá laactividad mental necesaria para que los112

modos de pensar sobre estos aspectossean modificados con un nivel decomprensión aceptable.- Los contenidos de enseñanza, que tienenque ser inteligibles para los estudiantes,a la vez que deben ser considerados másexplicativos y funcionales que susconocimientos iniciales.- Las actividades que se desarrollan en elaula, que deben garantizar elcumplimiento de las dos consideracionesanteriores.c) La construcción de aprendizajes requieremayor protagonismo por parte de losestudiantes. Favorecer su nivel deimplicación y participación en el procesode enseñanza- frente a algunosplanteamientos centrados en latransmisión de conocimientos- fomentar eltrabajo en equipo y propiciar la reflexiónsobre los contenidos de enseñanza,contribuyen a que se produzca el cambioconceptual. Esto puede suponer, enalgunos casos, un replanteamientosignificativo en cuanto a la organizacióndel trabajo en el aula y, también, respectoa los papeles del profesor y de losestudiantes durante el desarrollo delmismo.Fig. 3 Esquema conceptual de la lección.Teniendo en cuenta las consideracionesanteriores y tomando como referencia lascaracterísticas generales de la secuencia deenseñanza propuesta por Needhan y Scott(1987) y Driver (1988), presentamos en elAnexo-1 un esquema de la secuenciación delas actividades de enseñanza en el aula, cuyocontenidos- que responden al mapa deconceptos de la figura 3- hemos dividido endos partes: la primera se refiere al procesodigestivo y a sus resultados, mientras que enla segunda haremos referencia al destino delos nutrientes que se obtienen comoconsecuencia del mismo. En el Anexo-IIdescribimos, de forma resumida, el contenidode cada una de ellas. Estas hojas de trabajo,junto con otras en las que se incluye lainformación que aporta el profesor, seresumen las conclusiones de las puestas encomún o se reflejan los resultados de lasconsultas bibliográficas, constituyen elcuaderno del estudiante.Aunque somos conscientes de la dificultad dereflejar en este artículo todos los detalles de lapropuesta, confiamos en que esta descripciónresulte adecuada para proporcionar unaperspectiva suficientemente precisa sobre lamisma.113

Descripción de la intervención en el aula¿Cómo comenzar la lección?Dar respuesta a esta cuestión suponeconsiderar, entre otros aspectos, quépropósitos deben tener las primerasactividades y cómo concretarlas y organizar surealización para conseguirlos (Tabla I). Eneste caso, al iniciar la lección intentamoslograr dos objetivos importantes: motivar yexplicitar las ideas de los estudiantes. Paraello:- El contenido de la actividad debe tener encuenta los conocimientos de los alumnos yestar relacionado con los aspectos centralesde la lección.- Su planteamiento y desarrollo debe provocarcierto interés y/o expectación.- La explicitación y el contraste de ideas debeser desarrollado inicialmente en grupospequeños (3-4) estudiantes), asignando unaresponsabilidad concreta a cada uno de susmiembros (portavoz, secretario...)La actividad con la que comenzamos la lección(A.1), presenta una inconsecuencia, sobre laanatomía del aparato digestivo(inconsecuencia porque provoca desconciertoy discrepancias). A partir de ella se formulanlas cuestiones sobre las que se explicitarán lasideas.Actividades de esta naturaleza puedeninteresar a los estudiantes y, además,suscitan un buen número de dudas sobre elproceso digestivo, en particular cuandocontrastan sus ideas con las de suscompañeros. Ello les lleva a pedir detalles yexplicaciones sobre las cuestiones formuladas.Después del trabajo en grupo se realiza unapuesta en común, moderada por el profesor.En este momento- mejor que aclarar lasdudas –orientamos sobre los contenidos de lalección (A.2). Para ello se puede utilizar unmapa de conceptos (figura 3) que se entregaa cada estudiante o grupo, mediante el que sepresentan los conceptos fundamentales, y serelacionan con otros ya estudiados (alimentos)o que se abordarán a continuación (en estecaso es importante situar la digestión como unproceso más de las funciones de nutrición).Las consultas frecuentes de este esquema sonmuy útiles para lograr que los alumnos yalumnas puedan seguir día a día el desarrollodel tema (sobre todo cuando éste dura variassesiones).Reestructuración de ideas sobre elproceso digestivoEs cierto que las actividades anteriores nosllevarán algún tiempo- generalmente sepueden desarrollar en una sesión de claseaunquecreemos que los estudiantes seencuentran, ahora, en condiciones másfavorables para afrontar las situaciones deenseñanza que planteamos a continuación.Las actividades de reestructuración de ideastienen como principales objetivos sustituir oampliar, según los casos, los conocimientos delos alumnos y alumnas (Tabla II). Deben tenercomo referencias los aspectos fundamentalessobre los que intentamos fomentar el cambioconceptual y, si es posible, se deberíanplantear situaciones de conflicto cognitivo, quefavorezcan el abandono de las ideasequivocadas y su sustitución porconocimientos más apropiados. En esta fase,el trabajo de los grupos de alumnos yalumnas- que, como antes, constituye laforma habitual de trabajo en el aula- se hacentrado en las siguientes actividades:a) La tercera actividad (A.3) –que trata deejemplificar las acciones del jugo gástricosobre distintos alimentos, utilizandopepsina- intenta mostrar que no todos losalimentos completan su digestión en elestómago. Además, trata de cuestionar lanaturaleza exclusivamente mecánica delproceso digestivo y puede servir paradestacar el carácter específico de lasacciones de los jugos digestivos.Somos conscientes de que en ella seintroducen elementos (pepsina) que puedenproducir cierta dificultad para comprender loque está sucediendo en los tubos de ensayo.Sin embargo, la sencillez en cuanto a supreparación, desarrollo, así como la claridadcon que se aprecian los resultaos, hacen deella una experiencia útil, incluso para losúltimos niveles de Primaria (siempre queconsideremos, en cada caso, hasta dóndepueden alcanzar a comprender estosestudiantes).114

Propósitos Actividades Papel del profesor Papel de los alumnos• Motivar• Explicitar ideas.• Orientar sobre loscontenidos• Inconsecuencias,discrepancias.• Planteamiento deproblemas.• Puesta en común.• Mapas de conceptos• Interesar a losalumnos/ crearexpectación.• Animar la participaciónde los estudiantes.• Organizar el desarrollode las actividades.• Moderar las puestas encomún.• Utilizar sus ideas pararesolver las situacionesplanteadas.• Participar en debates ypuestas con común.• Relacionar los nuevoscontenidos con otros yaestudiados.Tabla 1 Características de las actividades para comenzar la lecciónPropósitos Actividades Papel del profesor Papel de los alumnos• Provocar conflictocognitivo• Modificar, sustituir oampliarlosconocimientos de losestudiantes• Situacionesproblemáticas.• Explicaciones odemostraciones delprofesor.• Experiencias sencillas(laboratorio o aula).• Utilización de videos,maquetas.• Animar a losestudiantes a proponersoluciones a lassituaciones planteadas.• Suministrar informaciónpuntual.• Organizar y controlar eldesarrollo de lasactividades.• Moderar las actividadesde discusión y síntesis.• Proponer soluciones alassituacionesconflictivas.• Desarrollar el esfuerzomental necesario paraaprender.• Participar en lasactividades.Tabla 2 Características de las actividades de reestructuración de ideas.Propósitos Actividades Papel del profesor Papel de los alumnos• Consolidar (tambiénreestructurar) ideas.• Resaltar el cambioconceptual producido.• Pequeños proyectos detrabajo.• Actividades deampliación. Aplicaciónvida cotidiana.• Revisión de resultadosde las actividades(cuaderno de trabajo).• Dar instrucciones.• Proporcionar material.• Realizar seguimientodel trabajo.• Suministrarinformación.• Orientar el análisis delcambio conceptual ydestacar sus aspectosmás significativos.• Realizar el trabajoindividual, de grupo.• Confrontar y evaluar lasnuevas ideas con lasiniciales.Tabla 3. Características de las actividades de aplicación de conocimientos y revisión de ideas.115

) En Educación Secundaria, esta actividadpuede ser complementada por otraexperiencia de laboratorio más compleja(A.4)- comprobar la acción de la salivasobre el almidón y sobre los alimentos- nosólo para demostrar la acción digestiva deesta secreción, sino también paraejemplificar la transformación de unasustancia compleja (almidón) enmoléculas sencillas (glucosa). Como en elcaso anterior, en los manuales deprácticas de Ciencias Naturales se puedeencontrar la información necesaria para eldesarrollo de esta actividad.c) En estas condiciones, el profesor puedeproceder a aclarar muchas de las dudas ycontradicciones surgidas con atención porla mayoría de la clase. Así, informaremos(A.5) de las acciones de los jugosdigestivos sobre los alimentos y de losórganos en que éstos actúan. Si el nivel lopermite, consideramos importantediferenciar entre sustancias nutritivascomplejas y sencillas, como profundizaciónnecesaria para comprender el procesodigestivo.d) Por medio de una fácil experiencia de aula(A.6), en la que tratamos de demostrardistintos comportamientos entre almidón yglucosa, ejemplificamos algunasdiferencias entre sustancias complejas ysencillas y tratamos de poner demanifiesto la incidencia de estacircunstancia en la absorción de nutrientesen el intestino delgado.Motivación y reestructuración de ideas:Anatomía del aparato digestivoAunque el estudio de este tema se sueleiniciar con la anatomía del aparato digestivo,el excesivo nivel de detalle con que se abordapuede desviarnos de uno de los objetivosbásicos del mismo, que tienen que ver, ennuestra opinión, con la relación y el nivel deintegración que debemos establecer entre ladigestión y los restantes procesos queintervienen en la nutrición humana,intentando superar la imagencompartimentada que se presenta condemasiada frecuencia.Algunos trabajos han puesto de manifiestociertos errores anatómicos- confusión entreórganos, situación en el tubo digestivo (Banety Núñez, 1988)- aunque no todos tienen lamisma importancia. Desde nuestro punto devista, dos consideraciones requieren especialatención por su repercusión sobre la correcta116comprensión del proceso digestivo: precisarlos lugares de conexión entre hígado,páncreas y tubo digestivo, y establecer lasrelaciones anatómicas entre el aparatodigestivo y el sistema circulatorio. Para ello,intentando crear expectación e interés, seretoman los resultados de la primera actividad(A.1) y se comparan con láminas o maquetasque les presentamos; a continuación, seproyecta un video sobre la digestión (A.7).Posteriormente el profesor resume y completala información sobre las transformaciones queexperimentan los alimentos en cada uno delos órganos del tubo digestivo (A.8).Aplicación de conocimientos y revisión delas nuevas ideasLas últimas actividades de esta primera partede la lección tienen dos objetivos: consolidarsus aprendizajes, llevando a cabo actividadessencillas de aplicación de los nuevosconocimientos –que en muchos casoscontribuyen a completar la reestructuración deideas- y procurar que los estudiantes seanconscientes de lo que han aprendido (TablaIII).Para reforzar el conocimiento de la anatomía(A.99 planteamos la reconstrucción delaparato digestivo, utilizando como materialesuna silueta del cuerpo humano y larepresentación a escala de los distintosórganos (si es posible, esta actividad puedeser desarrollada con otros recursos: plastilina,madera...)Para evaluar y aplicar las nuevas ideas sobreel proceso digestivo les proponemos relacionarlas acciones de los jugos digestivos conalimentos habituales, tomando comoreferencia la composición de los mismos(A.10).La revisión de los aprendizajes (A.11) se harealizado analizando individualmente y,después, en grupo los resultados de laprimera actividad (explicitación de ideas).¿Y después de la digestión...?Favorecer las discrepancias y laexplicitación de ideas.Nuestro siguiente objetivo era relacionar ladigestión con los restantes proceso denutrición humana. Por ello, hemos comenzadoesta segunda parte de la lección con unaactividad de explicitación, para conocer hastaqué punto piensan que las sustancias que seobtienen de los alimentos pasan a la sangre y

son necesarias en los órganos (A.12). Lasdiscrepancias que suscita contribuyen aincrementar un poco más el interés demuchos de nuestros estudiantes. Finalizada laactividad se realiza un apuesta en común, conobjeto de resaltar los aspectos mássignificativos en los que ha existidocoincidencia o discrepancia.A continuación, retomando el mapa deconceptos de la segunda actividad, situamos alos estudiantes en relación con el desarrollo dela lección (analizando lo ya estudiado), ymostramos los contenidos que se van aabordar, en particular en lo que se refiere alas relaciones entre los sistemas digestivo,circulatorio y los distintos órganos del cuerpohumano (A.13).Reestructuración de ideas; Relacionesdigestión/circulaciónEn este caso, no resulta fácil seleccionaractividades de enseñanza que permitan laampliación o la reestructuración de losescasos conocimientos de los estudiantes alrespecto, en particular en los últimos cursosde Primaria. Las relaciones entre éstos y lasnuevas ideas habrá que intentar establecerlasbuscando ejemplos suficientementesignificativos para ellos. Renunciar a estosupondría restar importancia al hecho de quemuchos de ellos equiparan los sucesos quetienen lugar en el tubo digestivo con lanutrición, idea que se convertirá en unobstáculo importante en cursos posteriores.En este sentido, la alternativa que hemosseguido se ha centrado en relacionar laalimentación y la digestión con procesos tanevidentes como el crecimiento o el consumoenergético del organismo, aspectos sobre losque tienen cierto nivel de conocimiento(A.14). Mediante esta actividad pretendemosque relacionen alimentación y necesidades delos distintos órganos del cuerpo, para intentarcubrir el vacío conceptual que suele existirentre ambos fenómenos, resaltando lanecesidad del transporte de nutrientesmediante el sistema circulatorio.Posteriormente, intentamos reforzar estanoción (A.15) estableciendo –a través de unasencilla experiencia (la disección de un muslode pollo) y de la observación de distintascélulas al microscopio (preparacionespermanentes)- las relaciones entre el sistemacirculatorio y diferentes órganos y tejidos (océlulas) del cuerpo humano.Una breve información posterior (A.16), quetoma como referencia los resultados de estasexperiencias, contribuye a poner de manifiestola estructura celular del cuerpo humano (enPrimaria habría que referirse solamente a losdiferentes órganos), aspecto que, aunquegeneralmente ha sido abordado en leccionesanteriores, no se suele comprenderadecuadamente. Pretendemos, así ampliar susideas sobre las relaciones entre las funcionesy la estructura del organismo y- haciendoénfasis en la necesidad de estas sustanciaspara todos los órganos del cuerpo- darrespuesta a la pregunta: ¿para qué utilizan losórganos (las células) las sustancias nutritivasque se obtienen de los alimentos?Aplicación y revisión de las nuevas ideasLas últimas actividades pretenden que losestudiantes apliquen sus conocimientos,mediante la resolución de varias cuestiones yuna situación problemática, que tienen querealizar en grupo (A.17)Partiendo de los resultados de estasactividades y tomando como referencia lasconclusiones de la actividad de explicitaciónde ideas realizada anteriormente (A.12), losalumnos y alumnas realizan un breve informeen el que destacan los cambios másimportantes en relación con su modo depensar sobre las consecuencias del procesodigestivo para la nutrición de las personas(A.18).Seguimiento del desarrollo de lasactividadesDurante el desarrollo de la lección, esnecesario conocer en qué medida se estáncumpliendo los objetivos que nos proponemosen cada una de las actividades. Esta tarea noresulta demasiado compleja si establecemospreviamente cuáles serán los aspectos a losque prestaremos atención en cada caso, yelaboramos un sencillo protocolo de recogidade información. En este sentido convienenobservar:a) El interés que provoca en los distintosgrupos de trabajo las actividades demotivación.b) La relevancia de las ideas explicitadas, laparticipación de los estudiantes en losdebates que tienen lugar en los grupos yen las puestas en común.c) El nivel de seguimiento de la explicacióndel profesor en las actividades de117

orientación o de presentación deinformación, interaccionando con losalumnos y alumnas y solicitandoaclaraciones.d) Los resultados de la actividad de losgrupos de trabajo durante lareestructuración o aplicación de ideas.e) Las conclusiones obtenidas por losestudiantes durante el proceso de revisiónde los aprendizajes.Como consecuencia del análisis de estosdatos, podremos introducir modificaciones enla propuesta didáctica que permita una mejoradecuación a las circunstancias en que sedesarrolla el trabajo en el aula.¿En qué medida una propuesta de estanaturaleza promueve el cambioconceptual?Para finalizar, haremos una breve referencia alas consecuencias de la implementación deestas actividades en el aprendizaje de losestudiantes de dos aulas de octavo de EGB(N=63). Los resultados correspondientes a laexploración inicial (pretest), indican que dosde cada tres alumnos no relacionan lasconsecuencias del proceso digestivo con lanecesidad de nutrientes en las células delorganismo, ya que:a) No se refieren a la sangre como destinoinmediato de las sustancias nutritivas quese obtienen mediante la digestión (15%).b) Piensan que la sangre transporta estassustancias, pero no es necesario que éstassalgan de los vasos sanguíneos y pasen alos órganos (30%).c) Admiten que son necesarias para losórganos, pero no incluyen las células comodestino de las mismas(25%).Sólo un 30% señala que la sangre transportalos nutrientes hasta las células del cuerpo,aunque casi todos ellos mantienen que no sonnecesarias para determinados órganos(huesos, pulmones...)Los resultados obtenidos en la prueba deretención- administrada tres meses despuésde finalizar la intervención en el aula- ponende manifiesto que una amplia mayoría de losestudiantes (aproximadamente un 85%) hanreestructurado sus conocimientos, integrandoel proceso digestivo dentro de la función denutrición y considerando necesario eltransporte de nutrientes hasta las células pormedio del sistema circulatorio. Sin embargo,casi la mitad de los estudiantes incluidos enesto tienen lugar en las células de todos losórganos del cuerpo. Evidentemente estehecho deberá ser tenido en cuenta, enparticular cuando se estudie la estructura yorganización del cuerpo humano. Hay queresaltar, por tanto, que la evoluciónconceptual producida como consecuencia de laenseñanza ha sido muy importante.Si analizamos los datos desde la perspectivadel cambio conceptual que se ha producido encada uno de los estudiantes (figura 4),podemos señalar que el modo en que éstoshan modificado sus concepciones iniciales haconsistido-fundamentalmente- en unareestructuración parcial o completa de lasmismas, siendo poco relevantes los casos deretroceso o de mantenimiento de susconocimientos erróneos.Fig. 4. Evolución conceptual a nivelindividualConclusionesEn este artículo mostramos cómo hemosseleccionado y secuenciado las actividades deenseñanza sobre contenidos relacionados conla nutrición humana, trasladando al aulaalgunas implicaciones de las teoríasconstructivistas. En nuestra opinión, el interésde esta ejemplificación reside más en resaltarla eficacia y viabilidad práctica de estosplanteamientos, que las característicasespecíficas del caso presentado, desarrolladoen unas circunstancias didácticasdeterminadas. En consecuencia, nos parece118

necesario finalizar este artículo realizando, concarácter general, las siguientesconsideraciones:a) El aprendizaje de los contenidos científicossuele requerir la reestructuración de lasideas de los estudiantes. Para que esteproceso –más o menos intenso según loscasos- se produzca, es necesario que lasactividades de enseñanza tengan encuenta los conocimientos iniciales de losalumnos y alumnas (grado de articulación,nivel de coincidencia con las ideascientíficas, relevancia para el tema encuestión), que contribuyan a fomentar elinterés (motivación) por los contenidos deenseñanza, aspecto que se favorececuando éstos son consideradosexplicativos y de cierta utilidad, y quepromuevan la participación y reflexión delos estudiantes.b) Es evidente que, bajo estas condiciones, elproceso de enseñanza-aprendizaje sedesarrolla de manera distinta a la quepodríamos considerar más habitual:- Requiere un mayor esfuerzo deplanificación y, también, en cuanto a lapreparación de los materiales de lasdistintas actividades (incluyendo elcuaderno de trabajo de los estudiantes).- La mayor parte del trabajo se desarrollaen grupo y buena parte delprotagonismo debe recaer sobre los queaprenden. El profesor, además deproporcionar la información científicanecesaria, desempeña un papelfundamental como organizador ymoderador de las actividades deenseñanza.- Además, son necesarios períodos detiempo más amplios. Es cierto que losresultados presentados pueden seratribuidos a esta circunstancia, más quea los elementos positivos que pudieratener una propuesta como lapresentada; también se puedeargumentar que, como consecuencia deello, habría que reducir los programas,que los estudiantes aprenderíanmenos... No obstante, si estamosconvencidos de que son los alumnos yalumnas quienes deben construir susconocimientos, que este proceso noresulta fácil, que los procedimientoshabituales no producen aprendizajessatisfactorios..., deberíamos relativizar –y más en los niveles obligatorios deenseñanza- la importancia de estefactor.c) La implementación de una metodologíaconstructivista parece produciraprendizajes que se muestran estables acorto y medio plazo, al menos en lo que serefiere a los contenidos básicos de lalección; aunque no ocurre así en todos loscasos y, a veces, se olvidan algunasnociones que creíamos que habían sidoaprendidas.d) Además, este tipo de enseñanza influye,en general, en el interés de losestudiantes hacia las clases de ciencias,propiciando una opinión favorable haciadiversos aspectos de la metodologíautilizada en el transcurso de la misma. Eneste sentido, han destacado su caráctermotivador, el interés del trabajo en grupo,la utilidad de los materiales de aprendizaje(en particular su cuaderno de trabajo...)En definitiva, consideramos que –en elcontexto educativo actual- resulta viable eldesarrollo de propuestas de enseñanzabasadas en el constructivismo, en particular siconsideramos que este enfoque constituyeuna referencia básica de la Reforma delsistema educativo, que propone un desarrollocurricular mucho más abierto y flexible. En lamedida en que se faciliten datos sobre lapuesta en práctica de estos planteamientos,se podrá ir consolidando el constructivismocomo nuevo modelo de enseñanza, capaz dedar solución a muchos de los problemas queen la actualidad plantea el aprendizaje de lasciencias.119

ANEXO I: Secuenciación de las actividades de enseñanzaEl comienzo de la lecciónA.1 ¿Qué recordamos sobre ladigestión?A. 2 La digestión y la nutrición humanaAplicación de conocimientos yrevisión de ideasA. 17 ¿Qué pasaría si...? Entonces,¿qué le ocurre a losalimentos?A. 18 Revisando las nuevas ideasReestructuración de ideasA. 3 ¿Qué le ocurre a los alimentos enel estómago?A. 4 Acción de la saliva sobre losalimentosA. 5 Introducción de informaciónA. 6 La absorción de nutrientes: unaanalogíaReestructuración de ideasA. 14 ¿Por qué crecemos?¿Necesitamos energía?A. 15 Disección de un muslo depollo. Observación decélulas al microscopio.A. 16 La estructura del cuerpohumano y los procesosde nutriciónMotivación y reestructuraciónde ideasA. 7 Anatomía del aparato digestivoA. 8 Completando la información sobrela digestiónAplicación de conocimientos yrevisión de ideasA. 9 Construcción del aparato digestivohumanoA.10 La digestión y algunas situacionesde la vida cotidianaA. 11 Revisando los aprendizajesMotivación, orientación yexplicitación de ideasA. 12 ¿Y después de la digestión?A. 13 Relaciones entre lossistemas digestivo ycirculatorio120

DANDO SENTIDO A LACIENCIA EN LASECUNDARIAINTRODUCCIÓNDriver, RosalindLa construcción de las ideas científicas:consecuencias para la enseñanza y elaprendizajeLos niños desarrollan ideas sobre losfenómenos naturales antes de que se lesenseñe ciencia en la escuela. En algunos casosestas ideas están de acuerdo con la cienciaque se les enseña. Sin embargo, en muchoscasos, hay diferencias significativas entre lasnociones de los niños y la ciencia escolar.Las concepciones de los niños comoconstrucciones personalesDesde los primeros días de su vida los niñoshan desarrollado ideas o esquemas sobre elmundo natural que les rodea. Tienenexperiencias sobre lo que ocurre cuando dejancaer objetos, los empujan, tiran de ellos o loslanzan, y de esta forma construyen ideas yexpectativas en relación con la forma en quese perciben y mueven los objetos. De manerasimilar, desarrollan ideas sobre otros aspectosdel mundo que les rodea a través deexperiencias, por ejemplo, con los animales,las plantas, el agua, la luz y las sombras, lasestufas y los juguetes. Un niño de nueve añosse dio cuenta de que una vez apagado untocadiscos el sonido tardaba unos segundosen desaparecer. , dijo, . Este niño no habíarecibido una enseñanza formal de ciencias ysin embargo había desarrollado la noción deque la electricidad estaba implicada en laproducción del sonido, ¡de que fluía a travésde cables y de que lo hacía muy rápidamente!Muchas de las concepciones que los niñosdesarrollan respecto a los fenómenosnaturales proceden de sus experienciassensoriales. Algunas concepciones oesquemas de conocimiento, aunque influyenen la interacción de los niños con su entorno,no se pueden representar de forma explícitamediante el lenguaje. Por ejemplo, los niñosque juegan al balón han desarrollado unaserie de esquemas de conocimiento sobre lastrayectorias que siguen los balones, que lespermiten lanzarlos y recogerlos con éxito.Sólo mucho después, los estudiantes tendránoportunidades formales para representar yanalizar tales movimientos: aunque, desde losprimeros años de vida, ha existido unesquema de conocimiento que hace posibleque el niño interactúe de forma eficaz cuandolanza ycoge balones.Las investigaciones realizadas en distintospaíses han identificado rasgos comunes en lasideas de los niños y los estudios evolutivosproporcionan visiones útiles sobre las formascaracterísticas en que progresan estas ideasdurante los años escolares. Estasinvestigaciones han indicado que tales ideasdeben considerarse como algo más quesimples ejemplos de información incorrecta;los niños tienen formas de interpretar lossucesos y fenómenos que son coherentes yencajan con sus campos de experienciaaunque pueden diferir substancialmente de laopinión científica. Los estudios indicantambién que, a pesar de la enseñanza formal,estas ideas pueden persistir en la edad adulta.Rasgos comunes en las concepciones de losniñosLos estudios sobre concepciones respecto alos fenómenos naturales indican que puedehaber rasgos que aparecen muy a menudo enlas nociones de los niños que es posibleorganizar y describir. Además, estas nocionesparecen evolucionar a medida que se vanadaptando a experiencias más amplias.Un tema que ha sido bien estudiado es el delas concepciones sobre la luz y la visión.¿Cómo entienden los niños cómo llegan a verlas cosas? ¿Relacionan luz y visión? Si es así¿cómo? Si se pregunta a niños pequeños,¿Dónde hay luz en esta habitación?, se puedeimaginar lo que pueden decir. De formacaracterística, los niños de 5 ó 6 añosidentificarán la luz como la fuente o el efecto;podrían identificarla con esta bombilla o conaquella mancha brillante en la pared. Másadelante, los niños identificarán algo en elespacio entre la fuente y el efecto. Seenciende el interruptor y la habitación se llenacon un baño de luz que permite ver las cosas.Posteriormente, durante la etapa básica,algunos niños empiezan a utilizar la idea deque la luz viaja. Cuando se considera lavelocidad a que viaja la luz, resulta121

interesante el hecho de que los niños esténsugiriendo esto espontáneamente. Razonaránque la luz sale de la fuente, viaja y golpea aun objeto, y debido a que el objeto estáiluminado se puede ver. Sin embargo, estánmenos seguros en cuanto a lo que sucedeentre el ojo y el objeto. Algunos niñosestablecen un enlace en términos de rayosvisuales que van desde el ojo al objeto –unmodelo que implica un papel activo por partede quien ve; las cosas o a los objetos.El diagrama típico de un libro de texto en quela luz se distribuye a partir de un objeto y unaparte de ella va en dirección al ojo es, deacuerdo con la literatura, una opiniónsostenida por una relativa minoría de los niñosde escuela secundaria * .Un rasgo importante es la semejanza en losmodelos conceptuales que utilizan niños dediferentes países y distintos antecedentes. Lasconcepciones de los niños sobre la ciencia noson idiosincrásicas, ni tienen en muchos casosuna dependencia cultural fuerte. Se formanpor la experiencia personal con losfenómenos. En escuelas que tienen alumnosde un amplio rango de grupos sociales yétnicos, los profesores probablementeencontrarán que las ideas de los alumnosproporcionan una base común para laconstrucción de unas buenas relaciones detrabajo.Un estudio de Nussbaum y Novak sobre lasconcepciones de los niños respecto a la Tierraen el espacio, reveló un conjunto de cincoconcepciones o, como ellos las denominaron,. Progresaban desde la Tierracomo una superficie plana con un marco dereferencia absoluto respecto a arriba y abajo,pasando por nociones intermedias, hasta lanoción científica de la Tierra como una esferay arriba y abajo definidos tomando a la Tierracomo marco de referencia (ver Fig. 1.1). Esteestudio se replicó en Nepal y se identificó lamisma secuencia de concepciones. La figura1.2 muestra el porcentaje de niños nepalíesde 12 años que sostenían cada una de esascinco nociones. Se compara con el porcentajede niños norteamericanos de 8 años. Comocomentan los autores del artículo, .La construcción social del conocimientoDurante los últimos años se ha hecho hincapiéde forma creciente en el proceso deinteracción en el aprendizaje. Se reconoce queel aprendizaje sobre el mundo no tiene lugaren un vacío social. Los niños tienen a sudisposición mediante el lenguaje y la culturamaneras de pensar y formar imágenes. Frasescomo, , o ,proporcionan, mediante metáforas, formas derepresentar aspectos del mundo físico.Fig. 1.1. Concepciones de los niños respectoa la Tierra en el espacio.Fig. I.2. Porcentaje de niños norteamericanosy nepalíes que sostenían cada una de lasnociones respecto a la Tierra.El que las ideas de un individuo seanconfirmadas y compartidas por otros, en loscomentarios de clase, desempeña un papel aldar forma al proceso de construcción delconocimiento. En el ejemplo siguiente seinvitó a un grupo de niños de 13 años adesarrollar su modelo para explicar laspropiedades del hielo, el agua y el vapor,realizando actividades relacionadas con elcambio de estado. Después de una discusióninicial en la que los alumnos introdujeron laidea de moléculas y la adoptaron, un grupo

empezó a prestar atención a la cuestión delenlace.A1: ¿El agua se convirtió en hielo? Creo queprobablemente se hace más fuerte el enlace.A2: Bueno, eso no está demasiado claro,realmente.A1: Porque hoy no hicimos un experimentocomo ese, en realidad. Estábamos sólo con lafusión.A2: No estábamos seguros, quiero decir quetenemos más o menos claro lo que ocurre alpasar de sólidos a líquidos y a gases, pero node gases a líquidos y a sólidos.A1: El asunto es, en los gases el enlace hadesaparecido totalmente.A2: Entonces ¿cómo es que el enlace apareceotra vez?A1: Supongo que funciona al revés, cuando sele calienta destruye el enlace, cuando se leenfría, ya sabes, lo reconstruye.A3: Pero ¿cómo lo reconstruye? ¿con qué loreconstruye?(La cuestión sobre de dónde vienen losenlaces reconstruidos continúa preocupando algrup)A2: Si los átomos están unidos, un átomo nopuede convertirse en un enlace para mantenera los otros átomos juntos ¿no?(En ese punto interviene un observadorpresente en la clase)E: ¿Cómo os imagináis el enlace?A4: Como una especie de cuerda entre losátomos.A1: No, no es eso. Él (refiriéndose al profeso)nos habló de magnético, magnetismo. Algúntipo de fuerza.A4: Electricidad estática o algo así.A2: Sí. Eso los mantenía juntos. Y supongoque si estaba caliente entonces no estaba tanmagnetizado o algo y cuando estaba frío semagnetizaba más.(El grupo parece haber adoptado la idea deque los enlaces se deben a un tipo de fuerzamagnética, y vuelven a considerar cómopuede esto explicar que el enlaceaparentemente cambie cuando se calienta unasustancia)A4: Cuando están calientes vibran más, yrompen el enlace y entonces al final seconvierten en un gas y de ahí no pasan... pero¿cómo recupera el enlace?(enfáticamente)A2: Cuando empieza a enfriarse, no vibrantanto.A1: ¡Ah, sí! Cuando se enfrían, el enlaceaumentará así que no serán capaces demoverse tanto alrededor, esto encaja, ¿no?(Nótese aquí la comprobación obvia de laconsistencia. La idea a comprobar parece serque, debido a la mayor fuerza del enlace amenores temperaturas, las moléculas noserán capaces de vibrar tanto debido a queestán forzadas. Esta idea, sin embargo, siguesin resolver la cuestión de cómo se hace másfuerte el enlace a temperaturas menores,como indica el comentario del alumnosiguiente)A2: Si, perola cuestión es, ¿cómorecuperamos el enlace?A4: Haciendo que vibren más despacio...A2: Haciendo más lentas las vibraciones.(Uno de los alumnos tiene una opinióndiferente en este punto. Sugiere que la fuerzaestá presente en todo momento)A4: Supongo que siempre está presentepero... si, no ha tenido oportunidad como deagarrar, agarrarlas, ya sabes y mantenerlasjuntas. Bueno, donde se hace más lenta, yasabes, podría dominar el...A3: Un poco más fácil mantener juntas lascosas más lentas.El resultado de esta discusión es un logroconsiderable. Los alumnos han reunido suconocimiento de que las partículas están encontinuo movimiento y de que estemovimiento aumenta con la temperatura, conla idea de que la fuerza entre las partículasestá presente durante todo el tiempo, paraexplicar la aparente de enlaces. El ejemplo ilustra claramentecómo los alumnos, si se les motiva y se les dala oportunidad, pueden reunir las ideas y lasexperiencias previas para hacer avanzar suconocimiento.La discusión con sus iguales puede cumpliruna serie de funciones en el proceso deconstrucción del conocimiento. Proporciona unforo en el que ideas previamente implícitaspueden hacerse explícitas y quedardisponibles para la reflexión y lacomprobación.. Proporciona una situación enla que los individuos tienen que clarificar suspropias nociones en el proceso de discusióncon los otros. También puede proporcionaruna oportunidad para que los individuos123

construyan sobre las ideas de los demás convista a alcanzar una solución.Howe e al. Han investigado, en una serie decontextos científicos, en qué medida sefavorece la comprensión conceptual de losniños respecto a la ciencia mediante ladiscusión en grupo. Su trabajo sugiere que elprogreso en la comprensión se consiguemediante la oportunidad de cada individuo dereorganizar sus propias ideas al hablar yescuchar.Si tienen que dar un sentido a susexperiencias en las clases de ciencias, losalumnos necesitan suficientes oportunidadespara hablar y escuchar a los demás. Laatmósfera de aprendizaje no será aquella deun con los alumnostrabajando en silencio; ni los alumnos deberánestar ocupados en trabajosprácticos todo el tiempo. Es probable que lascharlas animadas y las discusiones sean eldistintivo de las clases de ciencias eficaces.La naturaleza de la ciencia y susconsecuencias para la enseñanza y elaprendizaje.El modo en que los alumnos construyen lasideas en ciencias refleja la naturaleza y elestatus de la ciencia como conocimientopúblico; también se construye personal ysocialmente. Las ideas y teorías científicas sonresultado de la interacción de los individuoscon los fenómenos. Pasan luego a través deun complejo proceso que implica lacomunicación y comprobación por parte de lasprincipales instituciones sociales científicasantes de ser validadas por la comunidadcientífica. Esta dimensión social de laconstrucción del conocimiento científico hadado como resultado que la comunidadcientífica comparta una visión del mundo queimplica conceptos, modelos, convenciones yprocedimientos. Este mundo está habitado porentidades como átomos, electrones, iones,fuerzas, genes y especies; estáprovechosamente organizado mediante launificación de ideas y procedimientos demedida y experimentación.Las ideas científicas, que se construyen ytransmiten a través de las institucionescientíficas culturales y sociales, no serándescubiertas por los estudiantesindividualmente mediante su propiainvestigación empírica: aprender cienciaimplica ser iniciado en la cultura de la ciencia.Si a los aprendices se les tiene que dar accesoa los sistemas de conocimiento de la ciencia,el proceso de construcción del conocimiento124debe ir más allá de la investigación empíricapersonal. Los aprendices necesitan que se leconceda el acceso no sólo a experienciasfísicas sino también a los conceptos y modelosde la ciencia convencional. El reto para losprofesores reside en ayudar a los alumnos aconstruir estos modelos por sí mismos, aapreciar sus campos de aplicación y, dentrode esos campos, a usarlos. Si la enseñanzaconsiste en llevar a los alumnos hacia lasideas científicas convencionales, entonces laintervención del profesor es esencial, tantopara proporcionar pruebas experimentalesadecuadas como para hacer que las ideas yconvenciones teóricas de la comunidadcientífica estén a disposición de los alumnos.La relación entre teoría y datos no es sólo unaimportante faceta de la naturaleza de laciencia, es también un asunto crítico en elaprendizaje de la ciencia por los niños. Delmismo modo que las teorías científicas sirvenpara organizar y explicar las observaciones ala vez que para dar forma al progreso futuroen ciencia, las ideas de los niños sobre losfenómenos naturales desempeñan un papelorganizativo en su construcción de nuevosconocimientos y en su interpretación de nuevainformación.Es importante para los alumnos saber cómo sedesarrollan y evalúan las ideas científicas poruna serie de rezones: para que puedanapreciar la importancia de compartir y revisarlas ideas; para que puedan apreciar elcarácter de las ideascientíficas; y para que adquieran confianza alensayar y comprobar ideas. Estas metascontrastan con las perspectivas que estánimplícitas en los enfoques de enseñanza queplantean el conocimiento científico como algo, no problemático y fijo –laimagen que surge a menudo en los libros detexto o en las clases formales- o con los quepresentan la ciencia como algo que se mediante investigacionesempíricas individuales, una perspectiva queestá implícita en los enfoques de procesoingenuos o en los métodos de aprendizaje pordescubrimiento para la enseñanza de lasciencias.Las aulas escolares enfrentan a menudo a losestudiantes con imágenes del conocimientocientífico como un conocimiento impersonal ysin valores. Esto puede deberse al uso deciertas herramientas lingüísticas de la cienciaque sirven para mantener a los alumnos de la ciencia que se lesenseña. Al insistir en hablar del conocimientocientífico y las actividades del aula en tercerapersona, y al eliminar la personificación y el

lenguaje coloquial la ciencia se puedepresentar como algo remoto, difícil yautorizado. El pensamiento científicofácilmente se puede presentar como un tipoespecial de pensamiento que esfundamentalmente diferente del razonamientode sentido común, y puede ser percibido, portanto, por muchos alumnos como inaccesible.La enseñanza y el aprendizaje basados en elinterés por construir ideas exige de los niñosno solamente trabajo delaboratorio, sino también pensar sobre cómose relacionan sus investigaciones con las ideasque están desarrollando. Los niños necesitanser conscientes de la gama de ideas diferentesque pueden tener sus compañeros paraexplicar los mismos fenómenos y debendesarrollar el hábito de evaluar estasexplicaciones.Cuando los niños observan fenómenos, elsentido que les dan estará influido por lasideas que ya tienen. Los niños centrarán susobservaciones en lo que perciban comofactores importantes (que pueden ser o no losque ha identificado el profesor). Muchosalumnos no sabe qué finalidad tiene laactividad práctica, piensan que en la escuela para ver si algofunciona, más que para reflexionar sobrecómo una teoría puede explicar lasobservaciones. Hay razones para de porqué se les pide que hagan diferentes tipos detrabajos prácticos en la escuela. En lugar deverse a sí mismos como receptores pasivos deinformación, los alumnos necesitan verseactivamente implicados en la construcción designificados aportando sus ideas previas pararelacionarlas con las nuevas situaciones.La experiencia en sí mismo no es suficiente.Es el sentido que los estudiantes le den lo queimporta. Si lo que los estudiantes entiendendebe variar en la dirección de lo que la cienciaacepta, entonces es esencial la negociacióncon una autoridad, normalmente el profesor.Enseñar desde esta perspectiva es también unproceso de aprendizaje: una característica delprofesor que trabaja teniendo presentes lasideas de los niños es la habilidad paraescuchar el sentido que los alumnos estándando a sus experiencias de aprendizaje yresponder de forma que afronten ese sentido.La enseñanza de las ciencias teniendopresentes las ideas de los niñosCuando están planificando y desarrollando laenseñanza, los profesores tienen que serconscientes de las ideas que ya tienen losalumnos, de las metas de la enseñanza ytambién de la naturaleza de cualquierdiferencia entre ambos aspectos. El cómopuede resultar en la práctica este método seilustra con ejemplos sobre la enseñanza dedos temas, y.Un ejemplo para la enseñanza y aprendizajesobre disolución y fusiónLa profesora de una clase de 1er. curso desecundaria ha terminado una unidad detrabajo sobre y tiene queseguir la continuación con . Durante el trabajo con lasdisoluciones, la profesora se ha dado cuentade que los alumnos usan los términos y de formaintercambiable. Esto no le sorprendió porqueya se había enfrentado antes con el problema,tanto en la enseñanza previa como en suslecturas sobre la comprensión de la materiapor parte de los niños. Decidió averiguar hastadonde llegaba la confusión planteando a susalumnos una actividad que implicaba el uso detarjetas para clasificar. En las tarjetas habíafrase como: ;; .Los alumnos trabajaron por parejas,separaron el juego de 20 tarjetas en dosmontones y .Luego la profesora recogió las respuestas decada pareja en una tabla en la pizarra.Analizando esta tabla de información ypidiendo a los alumnos que justificaran suselecciones la profesora fue capaz de una parte de las ideas de losalumnos en esta área y de presentar ladistinción científica entre disolución y fusión.Los alumnos pudieron aprender entonces aasociar a cada proceso el término adecuado yen lecciones posteriores se enorgullecían deno confundirlos.Este breve episodio sirve como ejemplo de unintento de enseñar ciencias teniendopresentes las ideas de los niños. La profesoraideó una actividad que respondía directamentea un aspecto del aprendizaje de sus alumnos;permitía obtener ideas sobre su pensamiento;era útil en el desarrollo en el desarrollo de la125

comprensión de los alumnos. Además, laactividad de clasificar tarjetas yla posteriordiscusión les gustaron mucho.Comprobación de las ideas de los niñosPara explorar las ideas de los niños sobreaspectos científicos se puede utilizar una granvariedad de técnicas. Todos los ejemplossiguientes han sido ensayados con éxito en lasclases de ciencias.• Expresiones escritas. Se pide a losalumnos que escriban cinco expresionesque incluyan la palabra .Escriben sus frases en trozos de cartulinay luego reúnen sus ideas en pequeñosgrupos. Cada grupo organiza todas susexpresiones y las clasifica de acuerdo consus propios criterios. (Por ejemplo,expresiones relacionadas con movimiento,comida o combustibles) Presentan susideas al resto de la clase.• Carteles. Se pide a los alumnos que hagancarteles para responder a la pregunta.Discuten en grupos pequeños y hacen uncartel para resumir sus ideas. Se preparanpara dar un informe al resto de la clase.• Tarjetas para clasificar. Se dan a losalumnos tarjetas que muestran ejemplosde disolución y ejemplos de fusión. Se lespide que clasifiquen las tarjetas en dosgrupos: y .• Experimentos mentales. Se plantean a losalumnos problemas del tipo, o . Se lespide que discutan las preguntas en grupospequeños y se preparen para dar uninforme al resto de la clase.• Diseñar y hacer. Se pide a los alumnosque utilicen los materiales que quieranpara mantener el agua de un vaso deprecipitados tan caliente como sea posibledurante tanto tiempo como sea posible.• Explicar. Se pregunta a los alumnos.Piensan sobre ello y escriben suexplicación. Pueden utilizar diagramas si lodesean.• Lista de control/cuestionario. Se dan a losalumnos dibujos de objetos y seres vivos.Se les pregunta .• Predecir y explicar. Se pregunta a losalumnos Se les pide que expliquen suspredicciones y las pongan a prueba.• Experimentos prácticos. Los alumnosutilizan una en un canal deplástico. Pueden utilizar cualquier cosa quenecesiten para poner a rodar la bola, y seles pide que la hagan rodar (a) convelocidad fija y (b) con un movimientoacelerado. Se les pide que haganmediciones para probar que han logradolos dos tipos de movimiento y que esténpreparados para demostrar sus ideas.Esta lista no es en absoluto completa. Una vezque el profesor adquiere experiencia ensometer a prueba la comprensión que tienenlos alumnos rápidamente le resulta evidenteque en la enseñanza hay muchasoportunidades para descubrir qué estánpensando los niños, ya sea mediante los tiposde actividades señaladas anteriormente osimplemente poniendo más cuidado al hacerpreguntas y escuchar. Poner a prueba lasideas de los alumnos no se limita al inicio dela enseñanza, puede ser una parte integral ycontinua de la actividad del aula y puede serel fin principal de algunas actividades.Respuesta a las ideas de los niñosEl descubrir cómo piensan los niños respecto alos diversos temas tratados en la clase deciencias puede ser muy interesante.No es, sin embargo, el final de la historia. Losprofesores de ciencias tienen laresponsabilidad de iniciar a sus alumnos en lavisión del mundo científicamente aceptada.Por tanto, surge la cuestión de cómo podríaplanear el profesor la ayuda a los alumnospara que vayan desde los puntos de partidaidentificados hacia la meta final delaprendizaje que es llegar al punto de vistacientífico.Lo primero que hay que hacer es considerar lanaturaleza de cualquier diferencia que existaentre el pensamiento predominante en losniños y el punto de vista científico. Existenvarias posibilidades y, por tanto, elaprendizaje de la ciencia podría implicar:• Desarrollo de las ideas existentes. Porejemplo, desde

producir sonidos>> (donde las vibracionesson obvias) hasta (donde las vibraciones no son obvias).• Diferenciación de las ideas existentes. Porejemplo, reconocimiento de que ladisolución y la fusión son procesosabsolutamente diferentes.• Integración de las ideas existentes. Porejemplo, reunión de las ideas sobre losmateriales y sobre los seres vivos paraexplicar el ciclo de la materia en uncontexto biológico.• Cambio de las ideas existentes. Porejemplo, la progresión desde pensar quelas pajas de bebida funcionan por succión,a pensar en términos de presiónatmosférica.• Introducción de nuevas ideas. Porejemplo, el aprendizaje sobre el modelocorpuscular de la materia, o el pensar enel rozamiento como una fuerza.Una vez que el profesor ha identificado lanaturaleza de las diferencias entre las ideasde los alumnos y el punto de vista científico sehace más fácil planificar actividades queapoyen el aprendizaje que se pretende. Así,en el primer ejemplo con que comenzamos, laprofesora se dio cuenta de que sus alumnosno diferenciaban entre disolución y fusión yplanteó la actividad de la clasificación detarjetas para dirigirse directamente a eseproblema.En situaciones en que el punto de vistacientífico es contrario a las ideas que tienenlos niños podría esperarse que el aprendizajeresultara más problemático. A menudo se daese caso. Por ejemplo, los alumnos tienen confrecuencia dificultades para aceptar la primeraLey de Newton para el movimiento. La visiónnewtoniana de que para mantener unmovimiento uniforme es necesario que noexista fuerza resultante es totalmente opuestaa la experiencia diaria con sistemas afectadospor el rozamiento, en los que para mantenerel movimiento se necesita un empujeuniforme. La enseñanza en esta áreanecesitará reconocer la diferencia fundamentalde perspectiva. Se necesitará tiempo para quelos alumnos acepten la visión newtoniana y laactividad práctica en sí misma no essuficiente.Un ejemplo para la enseñanza y el aprendizajesobre la oxidaciónUn profesor planeó y puso en práctica unaforma de enseñar la oxidación que reconoceexplícitamente los puntos de partida de losalumnos y trabaja buscando unosdeterminados fines de aprendizaje.Una clase de 2º curso de secundaria estabatrabajando sobre eiba a empezar con una sección sobre . El profesor decidió que susalumnos seguramente tenían una ampliaexperiencia respecto al fenómeno de laoxidación y probablemente tendrían algunasideas sobre qué lo causa. Por tanto decidióempezar la nueva sección tratando deestablecer cuáles podrían ser esas ideas queya tenían.Dos semanas antes de las clases, justo antesde las vacaciones de mitad de trimestre, dio acada alumno un brillante y reluciente clavo dehierro. Los alumnos recibieron instruccionespara llevar el clavo a casa y .Además, se les pidió que contestaran porescrito a estas preguntas.• ¿Dónde pusiste el clavo?• ¿Qué le ocurre a ese sitio para que lopusieras allí?• ¿Por qué crees que eso hará que el clavose oxide?• ¿Qué crees que es el óxido?Después de dos semanas los alumnosdevolvieron los clavos y montaron unaexposición a lo largo de la pared lateral dellaboratorio. Se colocaron los clavos y sesituaron por orden desde el más oxidado almenos oxidado.La exposición tenía al menos dos propósitos.Proporcionaba al profesor gran cantidad deinformación sobre las ideas de sus alumnosrespecto a la oxidación y también ofrecíadatos fácilmente disponibles respecto a lascondiciones necesarias para la oxidación.Prácticamente todos los alumnos pensabanque se necesitaba agua para la oxidación y,por tanto, colocaron el clavo en condicionesde humedad. Además algunos mencionaban lanecesidad de aire, otros pensaban que el ayudaba a la oxidación. Unos pocosse referían a la acción de la sal, otrospensaban que los ácidos podrían ayudar.Algunos sugerían que el óxido era como un.127

El profesor estableció unas metas deaprendizaje amplias respecto al tema de laoxidación. Esperaba que al final de las clasestodos sus alumnos apreciaran que:• el aire y el agua son factores esencialespara que se produzca la oxidación• el proceso de oxidación es un ejemplo decambio químico.Al observar las ideas de sus alumnos en laexposición de clavos, el profesor reconocióque el considerar el agua como un factoresencial para la oxidación no era probable quepresentara problemas a los alumnos, mientrasque la necesidad de aire no era tan obvia. Sedio cuenta también de que la mayoría de losalumnos no habían relacionado la oxidacióncon su trabajo general sobre cambiosquímicos.El profesor organizó grupos de alumnos parallevar a cabo experimentos controlados paracomprobar los diversos factores que elloshabían sugerido como esenciales paraoxidación. Un grupo hizo pruebas para ver siera necesaria el agua para que se produjera laoxidación, otro para ver si era necesaria lasal, etc. A partir de los resultados de estasinvestigaciones se establecieron los factoresnecesarios para la oxidación.El profesor recordó entonces a los alumnos eltrabajo previo sobre el cambio químico,estableciendo paralelismos con susobservaciones sobre la oxidación. La discusiónde clase se centró en saber de dónde venía elóxido y finalmente se llegó al acuerdo de queera una nueva sustancia formada sobre elexterior del clavo. Esta fue una claseinteresante porque algunos alumnos sosteníanque el óxido debía estar ya bajo la superficiedel clavo, y que simplemente se mostrabadurante la oxidación. El profesor ayudó a losalumnos a estudiar esta opinión serrando unclavo oxidado y haciendo circular los trozospor la clase. La visión del brillante y relucientemetal supuso realmente un impacto para losalumnos: el óxido estaba claramente sobre elexterior del clavo. El profesor trabajó sobreesas ideas explicando que la oxidación es uncambio químico durante el cual el hierro delclavo se combina con el oxígeno del aire, enpresencia de agua, para formar óxido Despuésde una posterior discusión, los miembros de laclase tuvieron que volver a la exposición declavos y utilizar sus nuevas ideas, sobre laoxidación como cambio químico, para explicarlas diferencias que podían observarse.Un comentario sobre la continuidad y laprogresiónEl enseñar ciencias teniendo en mente lasideas de los niños se apoya en una cuidadosaplanificación en la que se diseñe lacontinuidad del currículum para conseguir laprogresión en esas ideas.El término se aplica a algoque sucede dentro de la cabeza de quienaprende: al pensar sobre experiencias e ideas,los niños desarrollan sus ideas. Algunosaspectos de este aprendizaje puedenproducirse bastante rápida y fácilmente,mientras que otros se producen a pasos muycortos, con dificultades y a lo largo de unaserie de años.La continuidad, por otra parte, es algoorganizado por el profesor: describe larelación entre las experiencias, actividades eideas que los alumnos encuentran durante unperíodo de tiempo, en un currículum que estáestructurado para apoyar el aprendizaje. Lacontinuidad curricular no puede garantizar laprogresión. Su función es estructurar las ideasy experiencias para los alumnos en una formaque les ayudará a hacer avanzar sucomprensión conceptual en términoscientíficos.Al diseñar un currículum de ciencias, como aldiseñar una clase, es importante tenerpresentes los puntos de partida de los niñosasí como las metas de aprendizaje científicoque se intentan alcanzar. Se puede ilustraresto en relación con la enseñanza sobre lanutrición de las plantas, la fotosíntesis, larespiración y la descomposición, el ciclo de lamateria y el flujo de energía en losecosistemas.Varios estudios han aclarado los problemasque tienen los estudiantes para dar sentido alpapel de la nutrición de las plantas en lafotosíntesis, al papel de la fotosíntesis en elciclo de la materia y al del flujo de energía enlos ecosistemas. En particular, los alumnostienden a usar analogías con la alimentaciónanimal para explicar la nutrición de lasplantas, considerando las raíces como órganospara a partir del suelo.Muchos alumnos piensan también que el gasdióxido de carbono y el agua son para las plantas, puesto que. Un problema en elaprendizaje sobre la nutrición de las plantases el significado específico que tiene la palabra en ciencias, puesto que esdiferente de su significado cotidiano. Paramuchos de los alumnos de hasta 16 años, las128

ideas sobre el papel de los tanto en plantas como en animales pueden noir más allá de una idea de paraprocesos como el crecimiento y elmovimiento. La idea de los alimentos como unsubstrato para la respiración, dando comoresultado que la energía esté disponible paralos procesos vitales, no es evidente en lamayoría de los alumnos de 16 años. Lamayoría de los alumnos en los niveles dePrimaria (Key Stages 1 y 2 ** ), también unnúmero significativo de alumnos de más edad,piensan que la materia puede y en procesos como ladescomposición.Al planificar la enseñanza, es útil para losprofesores pensar en términos de ayudar a losalumnos a dar una serie de tiene que intervenir lo que se sabesobre la progresión en la comprensión de losniños. Sin embargo, es importante, tenerpresente que algunos de estos pueden, en sí mismos, planteardificultades a los estudiantes. Por ejemplo, elpasar desde una visión de la materia en la quelas cosas pueden aparecer y desaparecer a laidea de que la materia se conserva no es unpaso trivial.Los profesores no deben sentirse obligados allevar las explicaciones demasiado lejos conlos alumnos más pequeños. El propósito de losfragmentos concretos de enseñanza es ayudara los alumnos a dar pequeños pasos endirección a una mayor comprensión.** Nota de la T.: Se refiere a los exámenes oficialesque los alumnos realizan a las edades de 7 y 11 años.129

130LAS IDEAS DE LOS NIÑOSSOBRE LA VIDA Y LOSPROCESOS VITALESLOS SERES VIVOSEl concepto de La investigación sobre las ideas de los niñosrespecto a lo se ha venidodesarrollando desde los años 20. Sinembargo, se puede definir lo contrastando los seres vivos bien con objetosinanimados o bien con organismos muertos yestas alternativas no siempre se handiferenciado en la investigación.Los primeros estudios sobre las ideas de losniños respecto a lo fuerondesarrollados por Piaget que observó que losniños tienden a considerar muchos objetosinanimados como capaces de tenersensaciones, emociones e intenciones. Élllamó a esta visión . Los niñospequeños dicen que cosas como el sol, loscoches, el viento, los relojes y los fuegos y podrían . Cuando se les pregunta quéestá vivo y qué no, consideran estos mismosobjetos como vivos. Piaget mostró que losniños de menos de diez años tienden ainterpretar los fenómenos físicos en términosde intención por parte de los objetosinanimados, diciendo, por ejemplo, . Identificaba cinco estadios en eldesarrollo del en losniños:• Estadio 0 (0-5 años): Sin concepto.• Estadio 1 (6-7 años): Se consideran vivaslas cosas que tienen cualquier tipo deactividad, incluyendo el caer o hacer ruido.• Estadio 2 (8-9 años): Se consideran vivastodas las cosas que se mueven, y sóloesas.• Estadio 3 (9-11 años): Se consideranvivas las cosas que parecen moverse porsí mismas, incluidos los ríos y el sol.• Estadio 4 (a partir de 11 años): Conceptoadulto: sólo se consideran vivos losanimales, o se consideran vivos animalesy plantas.Carey sugiere que la progresión en elconcepto de está unida al marcoconceptual que está desarrollando el niñosobre los procesos biológicos, dado que losniños pequeños (4-7 años) tienen pocosconocimientos biológicos, pero hay unaumento señalado entre los 9 y 10 años. Losniños de menos edad, por tanto, explican lasfunciones corporales de los seres vivos y laactividad de los objetos inanimados utilizandouna delcomportamiento humano en lugar deconceptos de función biológica. Esta se caracteriza por elrazonamiento causal intencional en lasexplicaciones del niño, por ejemplo: , . A medida que aumenta elconocimiento biológico del niño, la idea defunción biológica se desarrollaindependientemente de la causalidadintencional humana y el razonamientoanimista se debilita.El trabajo de Piaget provocó una serie denuevos estudios, en diversos países yculturas, y una amplia literatura sobre elanimismo en la infancia. En 1969 Looft y Bartzrevisaron la literatura y de ella surge que lasnociones animistas están presentes enpoblaciones de todos los rangos de edad y congrandes diferencias culturales. Un estudioreciente de Inagki y Hatano sugiere que losniños pequeños utilizan el animismo de formametafórica como modelo para explicar losfenómenos, en lugar de creer que los objetosinanimados razonan como los seres humanos.Las palabras y puedenetiquetar conceptos diferentes. Klingber, alque se referían Looft y Bartz, encontró que lapregunta ¿Está vivo (un cierto objeto)? Dabalugar a respuestas diferentes que la pregunta¿Tiene vida? Estas distinciones semánticas nosiempre han sido reconocidas al diseñar lasinvestigaciones y han dado lugar a muchasdiscusiones sobre su efecto en los resultados.La investigación en los años 70 intentóahondar en los criterios biológicos que utilizanlos niños para decidir si algo está vivo.Smeets encontró que los niños de 11 añosutilizaban palabras biológicas en los criteriospara considerar vivas a las cosas, pero nodistinguían los significados de estas palabrasde los de otras palabras similares. Porejemplo, la mayoría de los niños parecíaconsiderar idénticas en significado lassiguientes parejas de palabras: destrucción ymuerte, visión y conocimiento, contacto ysensación, presencia de orejas y oído,producción de sonido y habla, expansión ycrecimiento.

Looft informa de que aunque entre 59 niñosde 7 años 39 clasificaron correctamente comovivos o no vivos 16 ítems, esta habilidad noindica un control biológico de las implicacionesdel concepto de vida. Más de la mitad de los39 entendieron la necesidad de nutrición, peropocos aplicaron un concepto de respiración ode reproducción para definir a los seres vivos,incluso cuando se les plantearon cuestionescomo, ¿Respira o necesita aire una rana?>>Bell (antes Stead) ha señalado que palabrasde uso habitual como , y pueden serusadas por parte de personas diferentes parareferirse a conceptos diferentes. Encontró quetodos los componentes de su muestra quetenían entre 9 y 15 años, excepto uno,utilizaban características de la vidabiológicamente aceptadas para justificar suclasificación de los ejemplos como seres vivos.Muchos utilizaban una combinación de estosatributos. Sin embargo, informa de que sólocinco de los treinta y dos alumnos tenía unconcepto de ser vivo similar al de un biólogo,a pesar de los cuatro años de enseñanzaformal de biología. La mayoría de los niñossobreentendían el concepto científicamenteaceptado de ser vivo: consideraban comovivos el fuego, las nubes, el sol, una vela, unrío y un coche. Eso normalmente era elresultado de utilizar solamente uno o unospocos atributos críticos; por ejemplo, . Algunosalumnos consideraban que un ítem como porejemplo una bicicleta podía estar viva unasveces y otras no. Muchos alumnos reconocíanque estaban inseguros de sus clasificaciones.Arnold y Simpson investigaron el concepto deser vivo entre alumnos escoceses de 10 a 15años, entre los que unos estudiaban biología yotros no. Todos los alumnos podían utilizar eltérmino dentro del contextoy podían dar ejemplos apropiados, pero alclasificar dieciocho ejemplos de seres vivos yno vivos no había una mejora estable entrelos 10 y los 15 años, y los alumnos concertificado de secundaria sin biología actuaronmejor que los alumnos de biología. De losalumnos de 15 años sin certificado (logrosmás bajos), el 28 por 100 incluyó como servivo al menos uno de los siguientes: fuego,leche, agua, nube, energía, coche. Sólo el 9por 100 clasificó correctamente los 18 ítem.Los cuatro atributos más comunes elegidospara identificar a los seres vivos erancomer/beber, moverse/andar, respirar, crecer.Sólo el 36 por 100 de los sujetos de 14 a 15años incluyeron la respiración como criterio devida aunque muchos habían estudiadobiología. Arnold y Simpson recomiendancentrarse en la unidad de los seres vivosmediante la atención a sus características.Leach et al. Confirman estos resultados. Estosinvestigadores encontraron que a algunosniños pequeños no les resultaba familiar lapalabra (alive). Cuando reconocíanla palabra, la mayoría de los niños de esaedad, y muchos hasta los 11 años, noconsideraban que las plantas estuvieran vivas.Los resultados de Stavy y Wax, en un estudiocon niños de 5 a 16 años en Israel, sonsimilares. Encontraron que casi todos losniños reconocían los ejemplos de animalescomo vivos, pero sólo el 30 por 100 de los de6 años y entre el 70 y el 80 por 100 de loscomprendidos entre 12 y 15 añosconsideraban vivas a plantas concretas. Casitodos los niños atribuían crecimiento a lasplantas pero aparentemente no considerabanesto como un prerrequisito para la vida: el100 por 100 de los que tenían entre 8 y 11años dijeron que las plantas crecían pero sóloel 69 por 100 de ellos consideraron las plantascomo vivas: Stavy y Wax atribuyen susresultados en parte al lenguaje hebreo, dondela palabra para decir es similar a lapalabra para decir , pero no a lapalabra para decir . También laspalabras para decir y en animales son diferentes a lasaplicadas a las plantas.Tamir et al. Estudiando a 414 alumnosisraelíes de entre 8 y 14 años, encontrarontambién que no había diferencia significativacon la edad en la habilidad de los niños paraclasificar dieciséis imágenes como seres vivoso no vivos. Más del 99 por 100 de los niñosclasificó como seres vivos todos los dibujos deanimales y el 82 por 100 de las respuestasclasificaron correctamente como seres vivoslas ilustraciones de plantas, considerandovivos con menos frecuencia a los árboles y alchampiñón que a las plantas herbáceas.Además, el 80 por 100 de las respuestasclasificaba los ejemplos inanimados como novivos, siendo consideradas como vivas conmás frecuencia las cosas naturales como el solo un río que los objetos hechos por el hombre.(En total, un 20 por 100 de las respuestas alos ítems eran incorrectas y esto puederepresentar mucho más de un 20 por 100 deniños que clasificaban incorrectamente almenos un ítem.) Las respuestas sobreembriones eran interesantes: sólo la mitad delos niños consideró que los huevos estabanvivos mientras que un 60 por 100 considerabavivas las semillas.131

En los criterios que daban para clasificar losejemplos resultaba evidente una progresiónentre los estudiantes más jóvenes y los demás edad. En conjunto, los criterios máscomunes como indicadores de vida eran elmovimiento para los animales, y elcrecimiento y el desarrollo para las plantas yembriones. En torno a la mitad de las razonesse basaban en procesos vitales, poniendo losniños de más edad más énfasis en losprocesos biológicos y menos en la utilidadpara el hombre. La mayoría de los niños queclasificaban como vivos ítems inanimadoscreían que tenían un tipo de vida diferente yalrededor de la mitad pensaba que las plantastienen un tipo de vida diferente de la de losanimales. Las diferencias se relacionaban consupuestas diferencia en movimiento,sensación y conciencia.Lucas, Linke y Sedgwick utilizaron un objetono familiar, en una fotografía, para lograrobtener los conceptos de vida de casi milniños australianos con edades comprendidasentre los 6 y los 14 años. El objeto era enrealidad un trozo de masa de pan fotografiadasobre un fondo de arena y se pidió a los niñosque escribieran cómo podrían averiguar si elobjeto estaba vivo, con claves respecto acómo actuar: ¿qué buscarías? ¿qué le harías?¿qué haría él? La respuesta másabrumadoramente extendida (86-100 por 100según la edad) era en términos decomportamiento del objeto. La conducta queeligieron la mayoría de los niños era algúntipo de movimiento, aumentando estarespuesta a lo largo de primaria ydisminuyendo en los primeros años desecundaria. Sin embargo, el análisis de losrangos de respuestas de los niños reveló queincluso las ideas de vida de los niñospequeños se basan en algo más que en elmovimiento. Niños de todos los nivelesaplicaron una variedad de criterios y pidieronel consejo de expertos. En todos los nivelesmás del 40 por 100 de los alumnos sugería uncriterio basado en la estructura externa. Unaproporción creciente de los alumnos de cursossuperiores utilizaban un aspecto de laestructura interna, como la sangre o lascélulas; una proporción considerable utilizabafunciones fisiológicas, como el latido cardíacoo la respiración.Brumby estudió las percepciones del conceptode vida en 52 estudiantes de biologíabritánicos. Planteó cuatro problemasdiferentes, uno de los cuales era similar al deLucas et al. El material que utilizaba comoestímulo era una piedra alterada por laatmósfera, en lugar de una fotografía y sus132otras preguntas se referían a si el fuego estávivo, a las pruebas de vida en Marte y aexplicar la expresión .La mayoría de los estudiantes se referían a loscriterios utilizados por los niños pequeños,tales como crecimiento y movimiento. Lassiete características de la vida (movimiento,respiración, sensibilidad, crecimiento,reproducción, excreción y nutrición)dominaban sus explicaciones pero seaplicaban de forma no sofisticada y sinreferencia a principios de experimentacióncientífica, lo que sugería que las sietecaracterísticas se habían aprendido dememoria. Algunas respuestas incluíanreferencias a células o compuestos químicosorgánicos, pero apenas hubo mención amoléculas autorreplicantes. Brumby sugiereque el de fragmentarios, al convertirse en estudiantessuperiores, había dominado a la curiosidad yasombro de los niños y había contribuido pocoa la comprensión.Debe señalarse que una serie deinvestigadores consideran simplista la nociónde que los niños clasifican los objetos comovivos o no mediante el uso sistemático decreiterios. Carey e Inagki y Hatano sugierenque factores como el movimiento puedenllevar a los niños a considerar un objeto comovivo porque tienen a comparar los objetos queno les son familiares con los objetos quesaben que están vivos o que no lo están.Sugieren que es más probable que al tomarsus decisiones los niños recurran alconocimiento de un adulto experto que a uncriterio biológico determinado.Los niños atribuyen a menudo característicashumanas, pensamientos, emociones eintenciones a cosas no humanas. No siempreestá claro si los que dan respuestasantropomórficas de este tipo creen que otrosorganismos u objetos piensan realmente comolos humanos o si están hablandometafóricamente.Inagaki y Hatano señalan que los niñosdistinguen a las personas de otros seres vivosy no aceptan fácilmente que los humanos sonuna clase de animal. Sin embargo, parecenreconocer grados de semejanza entre loshumanos y otras cosas.Una serie de estudios revisados por Carey,sobre el concepto de muerte en los niños hasugerido que progresan hacia unaconceptualización biológica intuitiva a la edadde 9 ó 10 años. Muestran que los niñospequeños consideran la muerte en términosde experiencia humana, relacionándola con las

nociones de dormir y marcharse, deseparación y castigo y no viéndola comodefinitiva ni inevitable. En torno a los 9 ó 10años, parece que los niños empiezan aentender la muerte como un proceso biológicoinevitable, en el que el cuerpo deja defuncionar.Un estudio de Sequeira y Freitas mostró laestabilidad de los conceptos de muerte ydescomposición en los niños portugueses deescuela primaria, incluso después de laenseñanza. Estos niños tendían a conceptuarla muerte en términos de un modelo animal ohumano, refiriéndose al cansancio del cuerpo,o a la parada de órganos humanos oanimales, principalmente el corazón. Algunosniños tendían a definir la muerte usando unmétodo teológico o una referencia a causasafectivas como tristeza o falta de amigos. Lasexplicaciones basadas en las células sólo seencontraron a los 12-13 años y entre éstossólo en un 40 por 100 de las respuestas.Pocos niños consideraban la muerte conrelación a todos los organismos vivos.El concepto Carey señala que niños muy pequeñosparecen tener un concepto de que no incluye objetos inanimados, aunque elconcepto es diferente del de un adulto. Leachet al., sin embargo, encontraron algunosalumnos de escuela infantil que desconocían lapalabra .Stead (Bell) y sus colegas informan de quepara muchos estudiantes sólo son animaleslos grandes mamíferos terrestres, como losque se encuentran de mascota, en las granjaso en los zoos: su rango de ejemplos deanimales es más restringido que el de uncientífico. Encontró que de treinta y nuevealumnos de 15 años, sólo cuatro clasificarondibujos de animales y no animales como loharía un biólogo. Aproximadamente, sólo lamitad de los alumnos clasificaron comoanimales un pez, un chico, una rana, uncaracol, una serpiente y una ballena. Lasrazones para identificar algo como animalincluían: cuatro patas, gran tamaño, vivir entierra, pelo y producción de sonido. Alrededorde la mitad de los niños utilizaron los atributosque sirven de criterio para distinguir a losseres vivos para clasificar los ítems comoanimales. No parecían reconocer que estosatributos no distinguen a los animales deotros seres vivos. Algunos mencionaban laalimentación, pero simplemente como unatributo de los seres vivos, en lugar de ponerénfasis en la naturaleza heterotrófica de laalimentación animal. La comprensión de lapalabra por parte de alumnos,estudiantes universitarios y profesores llevabaa las respuestas que se muestran en la Tabla1.1 y en la Figura 1.1.Bell y Barker informan de que la enseñanzatradicional sobre consumidores y sobre losanimales como consumidores no afectó deforma apreciable a la comprensión de ambosconceptos por parte de los alumnos. Losalumnos tendían a creer que sólo sonconsumidores los grandes mamíferos. Sinembargo, las actividades de enseñanzadirigidas a extender el concepto de animaltuvieron éxito. A una clase paralela dealumnos se le enseñó la visión de animal quetiene un biólogo antes de la enseñanza enrelación con los consumidores. Después deesta enseñanza focalizada todos los niñosidentificaron correctamente como animales ycomo consumidores a una serie de criaturas.Trowbridge y Mintzes informan también de unconcepto restringido de en elpensamiento de estudiantes de colegio y deuniversidad. Al pedirles que nombraran cincoanimales, la mayoría de los estudiante dieronejemplos de grandes animales terrestres decuatro patas. Estos investigadoresrecomiendan una estrategia de enseñanza queincluya contraejemplos para desarrollarhabilidades de discriminación y generalización.Tema, basando su estudio en el trabajo deBell, se planteó investigar las concepciones de que tenían alumnos africanos,rurales y urbanos. A pesar de sus diferentesantecedentes culturales la mayoría de losestudiantes mostraron algunas semejanzascon los alumnos de Bell.133

Tabla 1.1Respuestas positivas a la pregunta Objeto11 años(N=49)(%)Profesores dePrimaria enprácticas (N=34)(%)Profesores deprimariaexperimentados(N=53)(%)Estudiantesuniversitarios debiología(N=67)(%)Vaca 98 100 100 100Niño 57 94 96 100Gusano 37 77 86 99Araña 22 65 86 97Césped 0 0 0 0Fig. 1.1. Respuestas positivas a la pregunta134

El concepto de Stead (Bell) estableció, a partir de entrevistascon veintinueve niños de entre 9 y 15 años,que daban a la palabra unsignificado mucho más restringido que el deun biólogo. Sólo cuatro niños utilizaron, paraclasificar todos los ejemplos de plantas,criterios generalizados como , , tiene raíces>>,. Bell encontró en todos losgrupos de edad, niños que consideraban queun árbol no es una planta, aunque decían.Más de la mitad no consideraban que unasemilla fuera una planta. Parece que muchosalumnos consideran las malas hierbas, lasverduras y las semillas no como subgrupos delgrupo sino como gruposcomparables. Las ideas de muchos de losalumnos de 15 años eran tan restringidascomo las de los de 10 años a pesar de laenseñanza de ciencias recibida (ver Figura1.2).Leach et al. Confirma que los alumnosescogen , y como grupos excluyentes. Sin embargo,cuando se les daba un número restringido decategorías en una tarea de clasificación, susalumnos querían asignar árboles y flores a lacategoría .Fig. 1.2. Respuestas positivas a la preguntaClasificaciónLeach et al. Informan de que la mayoría de losniños de 7 años puede asignar organismos agrupos de su propia elección, pero los gruposson de diferentes status y en lugar dejerárquicos son mutuamente excluyentes. Alasignar organismos, los niños pequeñospodían usar sólo dos grupos al mismo tiempo,mientras que los de más edad usaban unaserie de grupos a la vez. A los 13 años lamayoría de los niños, cuando se lespreguntaba, podían usar el grupo para incluir grupos como, y a los 16 años la mayoría delos estudiantes utilizaba la clasificaciónjerárquica más espontáneamente.Ryman encontró que niños ingleses de 12años tenían dificultades para clasificarorganismos en categorías taxonómicas, másen el caso de plantas que en el de animales.Parecía que los alumnos aprendían una formade clasificar para la mientras retenían sus ideas intuitivas sobreconceptos como y para su uso en la vida cotidiana.Entre los estudiantes analizados por Schofieldet al. se encontró que menos de la mitad delos niños de 13 años utilizaban las categorías y ensentido científico. Aún menos podían aplicarcorrectamente el término , 18 por100 en la muestra de unos 800 niños.Askham informa de que niños californianos de9 a 12 años utilizaban estrategias mixtas paraclasificar plantas de exterior en un jardínbotánico. En lugar de en la planta entera, secentraban en rasgos particulares de lasplantas como forma de las hojas, las flores oel color. Leach et al. Señalan también que,cuando clasifican seres vivos, niños de todaslas edades se centran en los rasgos másobvios como el número de ramas o el hábitat,en lugar de fijarse en diferencias másfundamentales como la fisiología.Trowbridge y Mintzes informan de resultadossimilares a los de Ryman. Utilizaron gruposcomo para animales cuyonombre de grupo era desconocido. Muchosestudiantes se basaban en el uso cotidiano delos nombres de clase, en lugar de en lostaxonómicos, como clasificar medusa yestrella de mar * como peces, y tortugas con* N. De la T.: En inglés las palabras para medusa(jellyfisch) y estrella de mar (starfish) incluyen eltérmino pez (fish). Un ejemplo similar en castellanosería clasificar como gusanos a los gusanos de sedaque en realidad son insectos.135

hábitos anfibios como anfibios. La clasificación de las tortugas y también de lospingüinos la encontró Braund en muchos delos niños que estudió.El concepto de Leach et al. informan de que alumnos de 5 a16 años reconocían que rottweilers, caniche yperros lobo se situarían en un grupo llamado pero mostraban que sucomprensión de en qué se basa eseagrupamiento era escasa. A los 16 años unospocos alumnos se referían a la genética, peromostraban poco conocimiento de la basegenética del concepto .Teoría celularArnold ha mostrado que los alumnos parecensufrir interferencias entre los conceptos de y . Se pidió aalumnos escoceses de 11 años que dibujaransu visión de las moléculas. La mayoría de losdibujos se parecían a células, en las que erandiscernibles rasgos como núcleo ymembranas. Los niños parecían tener unconcepto generalizado de alque Arnold ha llamado . Sepidió a alumnos de 14-15 años que indicaransi ciertos ítems estaban formados por célulasy/o moléculas. Tanto los organismos vivos ensi mismos, como las cosas relacionadas conlos organismos vivos eran consideradas, poruna amplia minoría de alumnos, comoformados por células. Parecía que los ítemsestudiados en las clases de biología, incluidaslas proteínas, los hidratos de carbono y elagua se consideraban hechos de célula. Almismo tiempo, una abrumadora mayoría delos alumnos indicaba que los organismos vivosno están hechos de moléculas, pero que laenergía y el calor sí. Parece que los alumnosreducían el concepto a lascosas que encuentran en la física y la química.Dreyfus y Jungwirth informan de unaconfusión similar sobre los órdenes demagnitud y los niveles de organización entrelos estudiantes israelíes de 16 años. Lasrespuestas sugerían que los alumnospensaban que las moléculas de proteína sonmayores que el tamaño de una célula y quelos organismos unicelulares contienenintestinos y pulmones. Los alumnos habíanrecibido clases sobre las células en el cursoanterior y superficialmente unaserie de afirmaciones correctas respecto a136ellas. Sin embargo, más de un tercio de lasrespuestas revelaban ideas alternativas sobre las células.AdaptaciónLos alumnos tienden a considerar laadaptación en un sentido naturalista oteleológico: emprendía para satisfacer lanecesidad o deseo del organismo de cumplircon algún futuro requerimiento. En el estudiode Engel Clough yy Wood-Robinson dostercios de los sujetos de 12 a 14 años y lamitad de los de 16 daban interpretacionesteleológicas para ejemplos de adaptación ysólo el 10 por 100 del total de la muestradaba explicaciones científicamente aceptables.Los estudiantes confundían una adaptación deun individuo durante su vida con cambiosheredados en una población a lo largo deltiempo: parecían creer en la herencia de loscaracteres adquiridos. Esta creencialamarckiana está clara según la mayoría delos trabajos con estudiantes, tanto antes comodespués de la enseñanza de genética yevolución.Brumby encontró que sólo el 18 por 100 delos estudiantes, incluso después de estudiar elnivel de biología * , sabía aplicarcorrectamente un proceso de selección paraexplicar el cambio evolutivo. La mayoríadaban la interpretación lamarckiana de quelos individuos se pueden adaptar al cambio enel entorno si lo necesitan, y que estasadaptaciones se heredan.Organización del cuerpo: estructura yfunciónCarey ha revisado una serie de estudios sobrelos conceptos de organización del cuerpo quetienen los niños. A los diez años, pero no a los7 o a los 8, los niños parecen entender que elcuerpo contiene numerosos órganos quefuncionan juntos para mantener la vida.Carvita et al. Y Caravita y Tonucci encontraronque los niños pequeños daban explicacionesegocéntricas de las partes del cuerpo, comoen , pero al finalde la escuela primaria explicaban lasfunciones de los órganos o aparatos entérminos de relaciones causales. Estos autoresconfirman la aseveración de Carey de que* Nota de la T.: El nivel es un examen oficialque realizan los alumnos a los 18 años y tras el cuálentrarían en la Universidad. El nivel es unexamen oficial que se realiza a los 16 años.

entre los 7 y los 9 años se produce un cambioen las ideas de los niños, pasando de unavisión holística, centrada en el ser huamano auna visión que reconoce diferentes partesfuncionales que trabajan juntas.NUTRICIÓNLos alimentos ¿qué son?Cualquier discusión respecto a viene cargada con elproblema semántico de que la palabra tiene significados diferentesen la vida cotidiana y en contextos científicosy no hay palabras alternativas fáciles queofrecer a los alumnos en ninguno de loscontextos. La definición de la ciencia escolarpara alimentos, como compuestos orgánicosque los organismos pueden utilizar como unafuente de energía para procesos metabólicos,no la usan de forma sistemática ni siquiera loseducadores de ciencias. Además, cuando seusa en las clases de ciencias, la palabra se utiliza en diversidad desentidos tanto por los profesores como por loslibros de texto.Los niños parecen considerar alimentoscualquier cosa útil que se introduce en elcuerpo de un organismo, incluidos el agua, losminerales y, en el caso de las plantas, eldióxido de carbono e incluso la luz solar. Alreferirse al almidón en el contexto de lanutrición de las plantas, un comentario típicode un niño fue .Cuando Eisen y Stavy preguntaron aestudiantes avanzados de secundaria y auniversitarios las respuestas incluían:• Materiales esenciales: 24 por 100• Fuente de energía: 40 por 100• Materiales para construir el cuerpo: 14 por100• Energía y materiales de construcción: 11por 100Los niños a menudo dan una explicación nofuncional de la importancia de los alimentos:dicen que se necesitan para mantener vivos alos animales y a las plantas, sin referirse alpapel de los alimentos en el metabolismo. Losalumnos de secundaria, de 13-14 años, . Eisen yStavy encontraron menos respuestascorrectas a los 14 años que a los 13. Despuésde aprender ideas científicas, los alumnosparecen volver a sus conceptos ingenuos yesto era especialmente evidente entre losestudiantes avanzados que habían continuadocon la biología.En Nueva Zelanda, Barker investigó losconceptos de alimento de los estudiantes,primero entrevistado a veintiocho alumnos(entre 8 y 17 años) y luego estudiando a unamuestra más amplia de escolares,estudiantes, profesores y textos. Llegó a laconclusión de que el concepto de alimento decualquier alumno es flexible y dependiente delcontexto, dependiendo de quién es el que seconsidera que come, si los materiales seconsideran de forma aislada o combinados, osi el alimento se considera de formametafórica.Componentes dietéticosDesde una edad temprana los niños relacionanel comer con diversas consecuencias:crecimiento, salud, fuerza y energía; peropara los alumnos estos son conceptos vagos.Carey cita estudios, de Wellman y Jonson y deContento, sobre las ideas de los niñosrespecto a la nutrición. Los niños depreescolar pensaban que el consumo decualquier cosa, incluida el agua, llevaría alcuerpo a ganar peso y que las diferencias dealtura lo mismo que las diferencias devolumen eran una consecuencia directa de lacantidad consumida. Estos niños pensabanque algunas dietas son más sanas que otraspara garantizar la salud y el crecimiento. Apartir de los 8 años la mayoría de los niñosdiferenciaba distintas clases de dietas queengordan o fortalecen a la gente. Los niños de5 años sabían que las frutas y la leche sonbuenas para ellos pero no sabían por qué.Conocían las vitaminas como pero detreinta y cuatro niños de entre 5 y 11 añossólo tres se daban cuenta de que losalimentos normales contienen vitaminas.Lucas en su estudio de 1.033 adultos,encontró que conocían los nombres de loscomponentes dietéticos pero no susfunciones: el 37 por 100 pensaba que lasproteínas cubren la mayor parte de lasnecesidades energéticas del cuerpo humano yel 19 por 100 pensaba que son las vitaminas.Las proteínas son las que más frecuentementese identifican con los alimentos: la mayorparte de una muestra de 1.405 estudiantes deentre 10 y 19 años seleccionó las proteínascomo el producto de la fotosíntesis,137

elacionando probablemente estas sustanciascon los alimentos y el crecimiento. Seasociaban con el crecimiento los alimentos enlugar de la energía. Algunos alumnos sereferían a que las plantas obtenían vitaminasdel suelo.Siguiendo la sugerencia de Arnold respecto ala entre los conceptos decélula y molécula, Simpson estudió las ideasque tenían sobre los alimentos 249estudiantes de biología de seis escuelas quetenían 14-15 años, todos habían recibidoclases sobre alimentos y digestión. Se lespidió que identificaran entre los ítems de unalista si estaban y/o .Tres cuartas partes de los alumnos aceptaronque los hidratos de carbono y las proteínasestán hechos de moléculas pero una ampliaminoría pensaba que también están hechos decélulas. Sólo la mitad de los estudiantespensaba que también están hechos de células.Sólo la mitad de los estudiantes queestudiaban también química, y únicamente untercio de los que no la estudiaban, pensabaque una galleta está hecha de moléculas ycasi una quinta parte pensaba que está hechade células. Los alumnos parecían considerarque lo que se asocia con seres vivos estáformado por células pero no por moléculas,mientras que lo que se estudia en física yquímica (incluida la energía) está hecho demoléculas y no de células. Las proteínas y loshidratos de carbono se colocaban en las doscategorías.Los alumnos parecen tener dificultades paradesarrollar los conceptos de y . Arnold ySimpson encontraron en Pascoe que muchosalumnos (54 por 100 de los de 11 años, 30por 100 de los de 13) piensan que hidrato decarbono es un gas.Asimilación y digestión humanasLa revisión de una serie de estudios por partede Carey proporciona una visión de las ideasde los niños pequeños respecto al sistemadigestivo humano. Fraiberg encontró quehasta los nueve años aproximadamente elniño imagina su cuerpo como un bolso de pielhueco que es todo ; undepósito en el que de alguna forma estáncontenidos la sangre, los alimentos y losdesechos. Mintzes encontró que cuandodibujaban el estómago como un órganointerno generalmente lo mostraban másgrande y más debajo de cómo realmente es.Dibujaban los intestinos, pero raramentemostraban el hígado. Muchos niños en elestudio de Brinkman y Boschhuizen dibujarono describieron el sistema digestivo como doblecon dos salidas, una para las heces y otrapara la orina. Los niños más pequeñosparecían relacionar el estómago con larespiración, la sangre, la fuerza y la energía,mientras que hacia los 7 años surge la idea deque el estómago ayuda a romper o digerir losalimentos, y más tarde la de que los alimentosse transfieren a algún otro sitio después deestar en el estómago.Gellert encontró que a los 11 años la mayoríade los niños tenía una visión bastante correctade la anatomía y la función general de lossistemas. Los niños de los últimos años deprimaria decían que los trozos de alimento serompen, que los jugos o el ácido disuelven losalimentos y que de alguna forma se extrae. Los niños de menos de 9años pensaban que los alimentos desaparecenuna vez que uno se los come. Los de másedad sugerían que los alimentos se conviertenen o , sinconservar aparentemente la energía en estecontexto. Sólo tres entre treinta y cuatrosujetos, de 8 a 11 años, sabían que losalimentos cambian en el estómago y queproducen sus efectos después de habersetransformado en otras sustancias que sonllevada a los tejidos de todo el cuerpo.Una idea muy común, encontrada porSimpson,, es que la digestión es el procesoque libera la energía útil de los alimentos.Parece surgir cuando unen dos ideasaceptables ( y ) para construiruna idea no ortodoxa.Las ideas de los niños respecto a la secuenciade la digestión parecen ser muy confusas,tanto en la ruta anatómica como en losprocesos. La secuencia de procesos puedeempezar, como mostraba Simpson, con laruptura en partículas solubles y la liberaciónde energía, que es seguida por la deglución.Claramente estas ideas no son nocionesintuitivas ingenuas sino construccionesderivadas de la información: los alumnos hanencontrado muchas palabras desconocidas opalabras conocidas con nuevos significados.Simpson encontró que el 58 por 100 de losniños de 13 años pensaba que los enzimasestán hechos de células.Los niños de los cursos superiores de primariaparecen pensar que la defecación es necesaria138

para dejar sitio a más alimentos. A los 13años la mayoría de los niños decía que unaparte de nuestros alimentos es inútil o dañinay por eso debe ser eliminada.Nutrición de las plantas.Durante los años 80 se realizó una grancantidad de investigaciones sobre las ideas delos niños respecto a la alimentación de lasplantas y se señalaron en ellas patronesconsistentes en varios países diferentes.Diversos proyectos de investigación hadesarrollado esquemas de enseñanza (porejemplo, los que realizaron el AberdeenCollege of Education, el Grupo deInvestigación sobre el Aprendizaje de laCiencia por los niños (Children’s Learning inScience Research Group) en la Universidad deLeeds, la Unidad de Investigación sobreEnseñanza de la Ciencia (Science EducationResearch Unit) en la Universidad de Waikato,Nueva Zelanda, y el Instituto para laInvestigación sobre enseñanza (Institue forResearch on Teaching) en la Michigan StateUniversity, EE.UU.).Muchos investigadores señalan las demandasconceptuales en el tema de la nutrición de lasplantas. Arnold y Simpson resumen lasdemandas planteadas por el abstracto ycomplejo concepto de fotosíntesis señalandoque los alumnos tienen que entender que:Un elemento, el carbono (que es sólido en suforma pura), está presente en el dióxido decarbono (que es un gas incoloro del aire) yque este gas es convertido por una plantaverde en azúcar (un sólido, pero disuelto)cuando se le añade hidrógeno (un gas) delagua (un líquido9 utilizando la energíaluminosa que se convierte por tanto enenergía química.Sugieren que muchos alumnos no poseen losconceptos previos respecto a seres vivos, gas,alimentos y energía que se requieren paraalcanzar una comprensión de la fotosíntesis.Barker y Carr comentan . La secuencia de hechos tienelos Bell revisó el trabajo de Simpson y Arnold,Roth Smith y Anderson y Driver et al. asícomo su propio trabajo en el Proyecto para elAprendizaje de la Ciencia por los Niños(Children’s Learning in Science Project). Laconcepción intuitiva general y muypersistente, identificada en todos los estudioscon sujetos de todas las edades, es que lasplantas obtienen su alimento de su entorno,específicamente del suelo; y que las raícesson los órganos de la alimentación (como semuestra en la Figura 2.1). La mitad de lamuestra de Arnold y Simpson, 344 niñosescoceses de 12-13 años, y un tercio de los627 de 14 a 16 años, así como más del 70 por100 de los 229 niños norteamericanos de 11años de Roth sostenían la opinión de que lasplantas se alimentan de una manera similar ala de los animales.Analizando cientos de respuestas deestudiantes de 15 años a las preguntasplanteadas en las pruebas de la Unidad deEvaluación del Rendimiento (Assesment ofPerformance Unit), Driver et al. y Bell y Brookencontraron que una quinta parte de lasrespuestas atribuían el crecimiento de unárbol a los alimentos que había incorporado,refiriéndose la mayoría al suelo. Sólo un 8 por100 indicaba que un árbol fabrica sus propiosmateriales a partir de constituyentes queincorpora de su entorno.En otros estudios muchos niños afirmaban quelas plantas incorporan sustancias alimenticiasorgánicas del suelo (almidón y azúcar oproteínas). Parecen creer que las plantastienen múltiples fuentes de alimento.El estudio de Barker muestra que la visióningenua da paso, con la enseñanza, a la visióncientífica escolar. Los niños parecen sostenerla opinión heterotrófica junto con las ideasque se les enseñan sobre fotosíntesis. Lavisión de que los alimentos de las plantas sonel material que absorben es resistente alcambio incluso frente a la enseñanzaprolongada.Los niños, al entender que las plantasabsorben agua del suelo y que el agua esesencial para crecer, parecen asumir que es elprincipal componente del material decrecimiento. Al haber aprendido que lasplantas incorporan dióxido de carbono, agua yminerales los alumnos tienden a considerar aéstos como los alimentos de las plantas ycuando se asocia alimentos con energíasuponen que estas sustancias inorgánicascontienen y aportan energía. La mitad de losniños de 12-13 años, de una muestra de 344,que sabían que las plantas absorben dióxidode carbono, pensaba que se absorbe a travésde las raíces. Algunos alumnos pensaban queel agua se absorbe a través de las hojas.Muchos niños creían que el agua y el dióxidode carbono mantienen los procesos de bebiday respiración de la planta, respectivamente, y139

que permanecen sin cambios durante estosprocesos.En el estudio de Tamir, algunos niñospensaban que la luz del sol que absorben lasplantas es alimento. Los alumnos sabían quelas plantas incorporan minerales del suelo ypensaban que son alimentos para la planta oque contribuyen directamente a lafotosíntesis. Se sugería que la referenciacotidiana a los abono como puede promover esta idea.Fig. 2.1. Póster de un alumno de 13 años.Fuente:B.F. Bell y A. Brook, Aspects ofsecondary students’understanding of plantnutrition, Children’s in Science Project, Centrefor Studies in Science and MathematicEducation, University of Leeds, 1984.N. de la T.: En la figura el alumno explica:los alimentos llegan al suelo, suben por lasraíces, de allí pasan a los vasos del tallo y deéstos a los vasos más finos de las hojas.FotosíntesisHay pruebas de que los niños construyensignificados alternativos para las palabrastécnicas como y cuando estas palabras sepresentan en la enseñanza. Parecen pensar enla fotosíntesis como una sustancia más que unproceso, o como el tipo de respiración de lasplantas. Los alumnos parecen tener unaescasa comprensión de las transferencias deenergía en el metabolismo de las plantas.Pensaban que los alimentos adquiridos poruna planta se acumulan a medida que éstacrece. Había una escasa comprensión de quelos alimentos aportan energía para losprocesos vitales de la planta y Bell encontróque muchos alumnos no desarrollan las ideasque se pretenden a partir de su trabajopráctico en este campo.140Barker estudió la aceptación de la afirmación,propuesta en muchos libros de texto escolar,según la cual .Encontró que el 60 por 100 de los sujetos de13 años estaba de acuerdo con la afirmación,pero que de ellos menos de la mitad daba unarazón considerada como válida científicamentey muchas razones sugerían un aprendizajememorístico de la frase. En el estudio deBarker, en una pregunta de respuesta libre, el54 por 100 de los sujetos de 13 años describíala fotosíntesis en términos de fabricación dealimentos, el 19 por 100 en términos deproducción de hidratos de carbono y sólo el 3por 100 en términos de almacenamiento deenergía.Roth y Anderson encontraron que lafotosíntesis se consideraba, a menudo, nocomo algo importante para las plantas en símismas sino como algo que las plantas hacenen beneficio de las personas y de losanimales, especialmente en relación con elintercambio de gases.Parece existir una incredulidad intuitivarespecto a que se produzca un aumento depeso y un crecimiento debido en su mayorparte a la incorporación de materia a partir deun gas. Incluso estudiantes de 15 añosdejaban de mencionar el dióxido de carbonocomo fuente del aumento de peso en losplantones en crecimiento, aunque muchossabían que se absorbe dióxido de carbono.

Los niños parecen considerar la clorofila comouna sustancia alimenticia, una protección, unproducto de depósito, una sustancia vitalcomo la sangre, algo que hace fuertes a lasplantas o algo que descompone el almidón.Algunos niños, con una idea sobre su funciónen la fotosíntesis, pensaban que la clorofilaatrae la luz del sol o absorbe dióxido decarbono. Algunos tenían la opiniónantropocéntrica de que está ahí simplementepara hacer que las hojas sean verdes yatractivas. Los estudiantes raramenteapreciaban el papel de la clorofila en laabsorción de la energía luminosa, inclusodespués de la enseñanza. En el estudio deSimpson y Arnold, sólo el 29 por 100 de losalumnos de 12-13 años y el 46 por 100 de losde 14-16 entendían la clorofila como unconvesor de energía luminosa en energíaquímica.Muchos niños consideraban que la luz del soles un reactivo en la fotosíntesis, junto con eldióxido de carbono y el agua, y mucho más dela mitad de la muestra de Simpsonconsideraba que la luz está formada pormoléculas.La mayoría de los niños de 11 años parecenpensar que las plantas siempre necesitan luzpara crecer y aplican esta idea incluyendo lagerminación. Esta idea persiste incluso a lavista de pruebas en contra, con semillasgerminando y plantas que se mantienen en laoscuridad. Barker encontró que 26 de los 28alumnos de su muestra decían que las plantasobtienen su energía del sol cuando se lesmostraba una imagen que contenía un árbol yel sol. Sin embargo, las entrevistasmostraban que la mayoría no entendía latransferencia de energía y la mayoría utilizabalos términos calor y luz de formaintercambiable. Casi el80 por 100 de los quetenían 13 años pensaba que las plantasutilizan el calor del sol como la energía para lafotosíntesis, y la mayoría de los alumnosconsideraba que el sol es una de las muchasfuentes de energía de las plantas, otras seríanel suelo, los minerales, el agua, el aire y elviento. Barker desarrolló posteriormente unaintroducción a la fotosíntesis, que ponía elénfasis en el origen del azúcar, el almidón y lacelulosa, y se centraba en la madera.Intercambio de gases en las plantasLa relación entre fotosíntesis y respiración esdifícil de entender para los niños. Los niñosmuestran una comprensión mucho mejor de loquel e ocurre al oxígeno que de lo que leocurre al dióxido de carbono. Sin embargo,con frecuencia el oxígeno se consideraequivalente al aire. Entrevistas con niños de11 años revelaron que pensaban o que lasplantas no utilizan el aire o que las plantas ylos animales usan el aire de formas. Los ejemplos de gases queentran o salen en los organismos eranconsiderados como respiración (breathing) orespiración celular (respiration) tomandoambos como sinónimos ** . Barker, alentrevistar a niños a partir de 9 años,confirmó que sostenían el modelo de: que los animales tomanoxígeno y expulsan dióxido de carbono,mientras que las plantas toman dióxido decarbono y expulsan oxígeno. Veían confrecuencia la respiración de las plantas deforma antropocéntrica: pensaban que seproduce para que nuestra reserva de oxígenose reponga. Barker identificó, en las ideassobre el intercambio de gases en las plantas,tendencias relacionadas con la edad: aespecificar correctamente los gases, acentrarse en las hojas en lugar de en la plantacompleta y a alejarse de una visión centradaen lo humano.A partir de sus análisis de las respuestas deuna amplia muestra de sujetos de 15 años,Driver et al. encontraron que sólo un tercioentendía el intercambio de gases en lasplantas, que sólo la mitad utilizaba la idea deque se requiere oxígeno para la respiración delas plantas y que menos de un tercio usaba laidea de que las plantas verdes absorbendióxido de carbono. Incluso, eran menos losque apreciaban que esto sólo ocurre con luz(Una idea que queda clara a partir de variosestudios es que las plantas no respiran, o querespiran sólo en la oscuridad). Muchos niñossugerían que la respiración de las plantas seproduce sólo en las células de las hojas,puesto que sólo las hojas tienen poros para elintercambio de gases.Simpson y Arnold diseñaron un test paraestudiantes de 16 años con el fin de estudiarla interferencia entre los conceptos defotosíntesis y respiración. Buscandoconcepciones relacionadas con el intercambiode gases, encontraron que el 46 por 100 delos estudiantes no entendía que el aumento dela fotosíntesis reduciría el dióxido de carbono** N. De la T.: En inglés la palabra respiration puedeutilizarse tanto en el sentido habitual equivalente arespiración en castellano, como en sentido científicocon el significado bioquímico.141

en un sistema cerrado. Se señalaron lassiguientes concepciones erróneas:• Las plantas acuáticas absorben dióxido decarbono por la noche (25 por 100)• Las hojas que hacen la fotosíntesisproducen altos niveles de dióxido decarbono (25 por 100)• Las plantas de un estanque, con luz,producen burbujas de dióxido de carbono(18 por 100)Los niños tienden a creer que los seres vivosconsumen energía y que las plantas consumenenergía para crecer. Sus ideas sobre laenergía en los seres vivos incluyen la nociónde que las plantas hacen uso directo de laenergía solar para procesos vitales y de que laenergía se crea o se destruye en distintosprocesos de la vida.Cadenas tróficas y ciclos ecológicosEn el pensamiento de muchos estudiantes noestá clara la integración de ideas sobrealimentación y energía dentro de unaperspectiva ecológica. Cuando se lespreguntaba sobre las frases y sólo la mitad de una muestra deestudiantes de licenciatura de biología, dabaexplicaciones en términos de cadenas tróficas.De ellos, sólo una minoría mencionaba elaprovechamiento de la energía solar o lafotosíntesis como la razón por la que lasplantas verdes son cruciales en la cadenatrófica. Incluso en el nivel de enseñanzasuperior, casi una cuarta parte de losestudiantes expresaban opiniones quesugerían que los otros organismos existenpara beneficio de los seres humanos. Unestudio posterior con estudiantes desde 13años hasta el nivel de licenciatura, revelabaque la mayoría de los estudiantes sabía quelos animales no podrían existir en un mundosin plantas, pero algunos pensaban que loscarnívoros podrían existir si sus presas sereprodujeran abundantemente. Alrededor dela mitad de los estudiantes de cada nivel deedad indicaba que los animales no podríanvivir sin plantas debido a su necesidad deoxígeno, pero sólo el 10 por 100 mencionabael ciclo del oxígeno en relación con la parteque corresponde al sol en el origen de la vida.Un estudio con alumnos nigerianos revelabauna variedad de ideas sobre las pirámides denúmero y la biomasa. Varias ideas eranantropocéntricas, , oimplicaban predestinación, . Consideraban que losorganismos tienen másenergía, que usan para alimentarse de losorganismos más débiles con menos energía.Algunos alumnos consideraban que la energíase sumaba a lo largo de un ecosistema, deforma que un predador de la parte superiortendría toda la energía de los productores ylos otros consumidores de la cadena.Un estudio sobre la conceptualización de losciclos a los 12-13 años reveló que en lugar dereconocer ciclos de materia ointerdependencia con otros organismos ysistemas pensaban en términos linealesrespecto a las cadenas tróficas. En unamuestra de alumnos de 15 años el 95 por 100interpretó la dinámica de la red trófica entérminos de una sola cadena trófica, y el 18por 100 de esta muestra pensaba que unapoblación que está por encima en una cadenatrófica es un predador para todos losorganismos que están por debajo de ella.Los alumnos tienden a considerar que losalimentos que se comen y se usan comofuente de energía pertenecen a una cadenatrófica, mientras que los alimentos que seincorporan al material del cuerpo de quiencome se consideran a menudo como algodiferente y no se reconocen como el materialque constituye el alimento del nivel siguiente.La falta del concepto de conservación de lamateria subyace en muchos de los problemasconceptuales en esta área.Leach et al. identificó las ideas de losestudiantes sobre las cadenas tróficas y lasredes tróficas.Uso de las ideas históricasMuchos conceptos sostenidos por los niños separecen a los sostenidos en el pasado poreminente científicos. Por ejemplo, los alumnostienen ideas previas sobre los materiales y lasactividades de las plantas similares a las quesostenían los primitivos filósofos y científicos.La estrategia de enseñanza de Barker paraaclarar los reactivos y los productos antes deintroducir la energía, es análoga al desarrollo histórico.El paralelismo histórico se usa de formatodavía más explícita en el esquema deenseñanza de Eisen, Stavy y Barak-Regev yWandersee sugiere que tests diagnósticos,que reflejen las ideas históricas, puedenayudar a los estudiantes a descubrir suspropias debilidades conceptuales como puntode partida para reestructurarlas.

LAS DIFICULTADES PLANTEADAS POR LAESCUELA: IDEAS ERRÓNEAS EN LASCIENCIASPara alguno de los lectores de este libro, lanoción misma de que la escuela planteadificultades para los niños puede parecerlesextraña. Después de todo, puede que taleslectores hayan pasado por la escuela conpocos problemas y, si son afortunados, sushijos u otros jóvenes de su círculo deamistades puede que también hayanexperimentado poca dificultad patente en laescuela. Ciertamente, echarán de vez encuando un vistazo a los pobres resultados delos exámenes o al número de personas quedejan los estudios, pero seguramente piensanque estos problemas están relacionados conlas condiciones extrínsecas a las escuelas (o aLa Escuela). Si pudiéramos hacer retrocedersimplemente el reloj hasta los primeros días,evitando la tentación del , todo iría bien hoy en lasescuelas norteamericanas y del mundo.Según la opinión que mantengo y que esprecisamente la opuesta, buena parte de loque hemos descubierto acerca de losprincipios del aprendizaje y del desarrollohumano entra profundamente en conflicto conlas prácticas habituales de las escuelas, talcomo se han desarrollado por todo el mundo.Hasta fecha reciente, estos conflictos ycontradicciones se han ocultado a la vista ensu mayor parte, por distintas razones. Lasescuelas no sólo se han interesado por unapequeña (y privilegiada) minoría de lapoblación, sino que los materiales que teníanque dominarse en la escuela han permanecidorelativamente inmutables, y las realizacionesque se consideraban pruebas de éxito hangozado de un limitado alcance. Tan sólo haceun siglo, más del 10% de los alumnosnorteamericanos ingresaban en la enseñanzamedia, y la mayoría de las escuelas del mundoestaban satisfechas si, al final de cinco u ochoaños, los alumnos podían leer, escribir ycontar con un modesto grado de competencia.Dado que los estudiantes habían estadotrabajando sobre estas habilidades dealfabetización durante más de ocho años, noera absurdo esperar que incluso taleshabilidades se hubieran incorporadorazonablemente bien en los alumnos que ibanmás flojos. Sólo un puñado de alumnos –presumiblemente los más talentosos o los másprivilegiados- continuarían su escolarización yquizás a la larga se incorporarían a las filas dela enseñanza o de otras profesiones.Una vez que la clientela de las escuelas seuniversalizó, y una vez que el alcance de laescolarización se extendió más allá delenseñar a leer y escribir, abarcando unabanico de disciplinas, la carga que recayósobre la escuela se hizo mucho más pesada.Había que formar un amplio número dealumnos en un cuerpo de materias muygrande. Con el cambio de siglo, laescolarización general se hizo obligatoria enlos Estados Unidos; en el momento de laterminación de la enseñanza media –secondary school- se contaba con que losalumnos dominaran como mínimo diezdisciplinas que iban desde el latín a losidiomas modernos, y desde las matemáticas ala historia. El poderoso Committee of Ten onSecondary School Studies, un grupo de lídereseducativos que recomendaba una política paralas escuelas nacionales, no tenía pelos en lalengua:Cada tema que se enseña en una escuela deenseñanza media debiera impartirse delmismo modo y en el mismo grado a cadaalumno con tal que lo siga, sin que importecuál pueda ser el destino probable del alumnoo en qué momento cesará su educación.Aunque pocos tendrían alguna razón parareconocerlo, era particularmente inevitableuna trayectoria de colisión. Por un lado, lasexigencias recaían crecientemente en laescuela de una forma prácticamenteexponencial. Por otro, las formas en que losalumnos aprendían y las clases deconcepciones y de habilidades que traían a laescuela eran, en su mayor parte, invisiblespara los pedagogos, y más desconocidasincluso para quienes establecían la políticaeducativa. Sólo la suposición más optimista dela existencia de una armonía preestablecidaentre la mente del estudiante y el currículo dela escuela justificaría la predicción de que lasescuelas, tal como estaban constituidas,podían lograr llevar a cabo con éxito su misiónambiciosa y siempre en expansión.Al revisar los argumentos presentados en lasprimeras páginas, espero proporcionar ciertaperspectiva sobre la controvertida misión de laescuela. Así pues, a la luz de estasconsideraciones generales, en este capítulo yen el siguiente empezaré a estudiar los datosrecientemente recogidos que proceden de unabanico de disciplinas y áreas de contenidoque proporcionan documentación adicional alas múltiples dificultades inherentes a laconsecución de una educación efectiva. Misrecomendaciones acerca del mejor modo detratar estas dificultades se presentarán en loscapítulos 11 y 12.143

En primer lugar, sin embargo, es importantesubrayar un punto. No se puede empezar aevaluar la eficacia de las escuelas a menosque se clarifiquen las ambiciones que setienen con respecto a la escuela. En lo queviene a continuación, destaco un único criteriopara la educación efectiva –una educación quecoseche una importante comprensión en losestudiantes-. Mientras las pruebas derespuestas breves y las respuestas orales enclase pueden dar pistas de la comprensión delalumno, es preciso mirar en general más enprofundidad si se desean encontrar pruebasfirmes de que se han obtenido comprensionessignificativas. A tal efecto, los nuevos y pocofamiliares problemas, seguidos de entrevistaso cuidadosas observaciones clínicas nolimitadas de antemano, proporcionan el mejormodo para establecer el grado decomprensión que los alumnos han alcanzado.Variedades de comprensiónDe acuerdo con el análisis presentado en laparte I, de todos los niños pequeños normalesque crecen en un entorno razonable cabeesperar que lleguen a dos modos deconocimiento representativo:1. Un modo sensoriomotor de conocer, quedata de la primera infancia, en el que sellega a conocer el mundo principalmente através de la actividad de los órganossensoriales y de las acciones sobre elmundo. El retrato que Piaget ofrece delniño pequeño competente, con suscomprensiones incipientes de la materia yde las demás personas, da cuenta, de unmodo razonablemente modular, del niñopequeño.2. Una forma simbólica de conocimiento, quese remonta a la primera infancia, en laque se llega a conocer el mundo a travésdel uso de diversos sistemas de símbolos,principalmente aquellos que hanevolucionado durante milenios en lacultura en la que casualmente el niño vive.Nuestro retrato del usuario competente desímbolos es un intento de captar la mentede este niño un poco mayor, que todavíano ha ingresado en el sistema escolarformal.A través de una combinación de estas formasde conocer, y en virtud de las diversaspropensiones y limitaciones bajo las que operael conocimiento humano, los niños a la edadde cinco o seis años han desarrollado unconjunto de teorías bastante vigoroso y útil:acerca de la mente, de la materia, de la vida y144de ellos mismos. Además, han dominado unaserie de realizaciones y han adquirido unaserie de guiones que constituyen una parteprominente de su repertorio cognitivo.Finalmente, en el momento de su ingreso enla escolarización formal, los niños handesarrollado también fuerzas y estilosintelectuales más específicos, que son parteesencial de los modos en los queinteractuarán con el mundo fuera de casa.Estas modalidades de conocer puede que nosena consistentes unas con otras, pero lascontradicciones latentes pocas vecesdemuestran ser problemáticas fuera del marcode la escuela. En general, los niñossimplemente hacen uso de estas capacidadesy comprensiones en los contextos en los quese han observado, así como también en losmarcos diarios en los que parecen serapropiadas.Si los niños permanecen en un entorno noescolarizado, sus habilidades y aprendizajeseguirán creciendo a un ritmo moderado. Seproducirá cierta intensificación comoconsecuencia se sus observaciones en suentorno de individuos más competentes enacción; otros incrementos de la competenciaestarán relacionados con su inclusión en elaprendizaje de un oficio o alguna otra variantede educación informal.Anteriormente conceptualicé la comprensiónen lo referente al modo en que un expertotrata las materias, problemas y desafíos quese plantean dentro de su campo. Ahoraatengo que subrayar que, bajo lascircunstancias acabadas de describir, lacuestión de la comprensión resulta serproblemática sólo en contadas ocasiones. Contal que las realizaciones se adquieran encontextos en los que éstas se acostumbran aemplear, las comprensiones surgirán de unmodo natural. Las razones para llevar a caboacciones o para ofrecer explicaciones sonpatentes e incontrovertidas, y quienes lasaprenden las adquieren por rutina. Los modosde adquisición de habilidades sonsimplemente una amalgama de conocimientosensoriomotor y simbólico; el individuocompetente aprende fácilmente el modo de iry venir entre estas modalidades deconocimiento y a integrarlas para realizar lalabor que tiene entre manos. Lo que se dicede la costura, del patinaje o del canto cuadracon el modo en que se cose, patina o canta,del mismo modo que los gestos o lasrepresentaciones dan un apoyo añadido a lamaestría de estas habilidades. Claro quepuede haber disyunciones entre elconocimiento sensoriomotor y el conocimiento

simbólico de primer orden. Tomemos, porejemplo, la demostración clásica de laconservación dada por Piaget. Los niñospreescolares creen que un vaso en el que elagua alcanza un nivel más alto debe contenermás agua que otro vaso en el que el aguaalcanza un nivel menor, incluso en el caso deque este último sea considerablemente másancho. En docenas de estudios de laconservación de líquidos llevados a cabodurante décadas, se ha establecido que esmenos probable que tales niños, en aparienciano conservadores, den un juicio equivocado siellos mismos llevan a cabo el vertido o si seles aparta de la vista los vasos en los que elagua ha alcanzado diferentes niveles y elsujeto conoce sólo el hecho de que el agua seha vertido de un vaso a otro. Se da también elcaso de que las palabras, y particularmente laambigüedad de los términos más y menos(¿más o menos qué?) a veces confunden a lossujetos; si se permite a éstos simplementeescoger cuál de los dos vasos de zumo o delos dos montones de chocolatinas prefieren,aparecen inicialmente como conservacionistasgenuinos.El punto clave aquí no es la habitual ausenciade conflicto entre representacionessensoriomotrices y simbólicas; más bien loque debiera señalarse es que, incluso enausencia de formación escolar formal, losniños pronto reconcilian estasconceptualizaciones contrastantes de unamisma situación. Puede que haya mecanismosneuronales que faciliten la reconciliación entrelas formas más antiguas de conocimientoimplicadas en la discriminación sensorial y laactividad motriz, y el uso familiar, bienarraigado, de sistemas simbólicos de primerorden. O, posiblemente, los padres u otroshabitantes de la comunidad faciliten unareconciliación entre concepcionesaparentemente contradictorias que surgen delas formas de representación simbólicas ysensoriomotrices. Si el niño está preparadopara una reconciliación, le puede resultar deayuda escuchar la precisión al estilo dehermano mayor .No quiero suponer con ello que todoaprendizaje altamente contextualizado estélibre de problemas. Ciertamente, algunosestudiantes aprenderán mucho másrápidamente que otros en la situación deaprendizaje de un oficio, ya porque tenganuna combinación más apropiada deinteligencias, ya porque su estilo deaprendizaje sea más compatible con el estilode enseñanza del maestro del oficio. Tampocoquiero afirmar que las comprensiones enprofundidad aparezcan necesaria oautomáticamente; sin duda algunos maestrosse sienten felices aceptando realizacionesderivativas, y algunos alumnos se contentantan sólo con imitar lo que ven ante sus ojos.Sin embargo, en una situación así es menosprobable que un aprendiz malinterpreteradicalmente la naturaleza de loscomportamientos deseados, y por lo generalel modelo se presenta de modos tandiferentes, durante un período tan amplio detiempo, que el aprendiz llega finalmente adominar la habilidad deseada con cierto gradode flexibilidad. El aprendiz puede ser todavíaincapaz de reflexionar, o explicar, la actividaddominada, pero estos fallos carecen deimportancia para la mayoría de propósitos.La escolarización introduce algunas otrasformas de conocer el mundo. El impulso inicialque da origen al establecimiento de la escuelaes la necesidad que tienen los individuosjóvenes de dominar diversas suertes desistemas notacionales. Aunque existenrazones legítimas para la adquisición de estascapacidades de leer y escribir, su lógicacaracterística demostrará ser obscura para losniños pequeños, así como los modos en quetienen que aprenderla resultarán ser extrañospara la mayoría de los estudiantes. Con todo,especialmente si los alumnos asistenregularmente y el régimen educativo continúael tiempo suficiente, la mayoría de niñosadquirirán las útiles capacidades de lectura yescritura y justificarán de este modo lainversión en tiempo y dinero hecha en sueducación.De qué modo y dónde aplicar estascapacidades de lectura y de escritura es algoque resulta mucho menos evidente. Porrazones ritualistas o religiosas, el dominio deun lenguaje sagrado puede ser esencial. Deno ser así, la capacidad de leer un textoreligioso en una lengua extranjera o muertatiene un valor pragmático escaso, a menosque se esté aprendiendo una profesión en laque estos textos existan en esta lengua (comopor ejemplo, en el caso de un físico en la EdadMedia). A menos que maestros, padres y otrosadultos respetados hagan uso de estashabilidades en sus vidas diarias, los propósitosmanifiestos de las capacidades de lectura yescritura seguirán siendo oscuros. Durante laépoca pre-revolucionaria en Norteamérica, unbuen número de colonos adultos aprendierona leer a fin de ser capaces de informarseacerca de la posibilidad de una revolución145

política en sus propias comunidades. Loseducadores latinoamericanos, como PaoloFreire, habían confiado en que un impulsopolítico similar facilitaría la labor delaprendizaje del español o del portugués porparte de las masas de ciudadanos con un bajonivel cultural.Más allá de la simple capacidad de leer yescribir, una misión adicional de las escuelases transmitir conceptos, redes de conceptos,estructuras conceptuales y formasdisciplinarias de razonamiento a sus alumnos.Estos temas generalmente tienen ciertarelación con las áreas en las que losestudiantes están, por lo común, interesados,y acerca de las cuales han desarrollado teoríasintuitivas, esquemas explicativos afines;después de todo, la ciencia trata del mundonatural, así como la historia expone el relatodel propio grupo y de otros grupos relevantesamigables u hostiles.En la medida en que estos materiales sepresentan simplemente como listas odefiniciones que han de memorizarse, losestudiantes que se aplican a la labordirectamente por regla general los puedendominar. Sin embargo, el currículo de laescuela debe ir más allá de una enumeraciónrepetitiva de hechos e introducir a los alumnosen los modos de pensar usados en lasdistintas disciplinas. Tal introducción implicaríaexponerlos a nuevos modos deconceptualización de entidades que les sonfamiliares o extrañas, ya sean leyes que rigenlos objetos en el mundo físico, o los modos enque los historiadores conceptualizan losacontecimientos.El contenido de las diversas disciplinas seencuentra normalmente en formas bastantealejadas de las concepciones que el estudiantelleva consigo al aula. El alumno aprende lasleyes de la física o las causas de la guerraleyendo un libro de texto o escuchando lalección del maestro. Así pues, el desafío parael educador es triple: a) Introducir estasnociones a menudo difíciles o contraintuitivasa los estudiantes; b) asegurar que este nuevoconocimiento queda finalmente sintetizadocon las ideas anteriores si son congruentesentre sí; c); asegurarse que el contenidodisciplinar más nuevo suplante a losestereotipos o concepciones previamentesostenidos que en cierto modo socavarían ochocarían con las nuevas formas deconocimiento.Por lo menos podemos confrontardirectamente las razones primarias de por quéla escuela resulta difícil. Es difícil, primero,146porque buena parte del material presentadoen la escuela les resulta ajeno a muchosestudiantes, si no inútil, y el tipo de contextode apoyo proporcionado por alumnos degeneraciones anteriores se ha visto debilitado.Resulta difícil, en segundo lugar, porquealgunos de estos sistemas notacionales,conceptos, estructuras, y formas epistémicasno se dominan fácilmente, en especial porparte de estudiantes cuyas fuerzasintelectuales pueden estar en otras áreas oenfoques. Así, por ejemplo, los estudiantescon mayor fuerza en las esferas espacial,musical o personal puede que encuentren laescuela mucho más exigente que los alumnosque casualmente poseen la combinación deinteligencias lingüísticas y lógicas que permitemantener una relación cordial con el texto. Yresulta difícil, en un sentido más profundo,porque estas formas escolares deconocimiento pueden realmente consolidarsecon las formas anteriores extremadamentevigorosas del conocimiento sensoriomotor ysimbólico, que ya han evolucionado hasta unelevado grado incluso antes de que el niñoingrese en la escuela.La educación para la comprensión se puedeproducir sólo si los estudiantes se hacen dealgún modo capaces de integrar lasmodalidades de conocimiento preescolarescon las escolares y disciplinares; y si estaintegración no demuestra ser posible, soncapaces de suprimir o sustituir las formaspreescolares de conocimiento en provecho delas escolares. Finalmente, los estudiantesprecisan ser capaces de estimar cuándo unaforma preescolar de conocimiento puedeabrigar una forma de comprensión diferente, oincluso más profunda, de la forma de conoceraprendida en la escuela y relacionada con ladisciplina.Hasta aquí he hablado de las dificultades de laescuela en lo que se refiere a los problemasexperimentados por los estudiantes cuando seles pide que piensen en nuevas clases deconceptos y formas. Incluso en el entornoescolar más alegre, un régimen como éstepuede plantear problemas. Sin embargo, talcomo he mostrado en el capítulo anterior, laslimitaciones igualmente gravosas bajo las quelas mismas escuelas tienen que operarmagnifican las limitaciones humanas en elaprendizaje. Aunque sería deseable para losmaestros que trabajan directamente congrupos pequeños y bien motivados deestudiantes, la mayoría de las escuelas estáncargadas de grupos grandes, reglas yregulaciones onerosas, nocivas demandas deresponsabilidad, y estudiantes que tienen

muchos problemas personales. No esasombroso que una educación ajustada a lacomprensión tenga una baja prioridad en talesescuelas; por su naturaleza, las institucionesburocratizadas tienen dificultad para tratarfines que ni tan sólo pueden cuantificarsefácilmente.De hecho, lo que parece haberse desarrolladoen la mayor parte del mundo escolar es unaincómoda suerte de distensión. Los maestrospiden que los estudiantes respondan a tiposde problemas programados, que dominenlistas de nombres, y que memoricen y quefaciliten definiciones cuando se les solicita. Nopiden que los estudiantes intenten reconciliarsus formas de comprensión anteriores,parciales, con las notaciones y conceptos de laescuela; en lugar de ello se ocupan sólo de lasúltimas formas de conocimiento, esperandoque los estudiantes puedan, más tarde,desarrollar las reconciliaciones por su propiacuenta. Tampoco los maestros planteanproblemas arduos que forzarían a sus alumnosa esforzarse al máximo de nuevas maneras yque harían que se corrieran riesgos queempeorarían la imagen de los estudiantes ydel maestro.Para decirlo con mis propias palabras, nimaestros ni alumnos quieren ; más bien, se contentancon más seguros. Bajo tales compromisos, ambos–maestros y estudiantes- consideran que laeducación es un éxito si los alumnos soncapaces de proporcionar respuestas que sehan sancionado previamente como correctas.Ciertamente, a largo plazo, tal compromiso noes muy feliz, ya que no se pueden producircompromisos genuinos mientras se aceptenrealizaciones ritualizadas, repetitivas oconvencionalizadas.Sin duda los educadores han llegado a estecompromiso por muchas razones, y no es lamenos importante que la distancia que existeentre las comprensiones intuitivas de losestudiantes y las comprensiones mostradaspor los expertos disciplinares es muy grande.Las respuestas escolares –compromisos derespuesta correcta- parecen ser un puntomedio viable entre estas formas dispares decomprensión. Pero no ha sido hasta estosúltimos años cuando se ha hecho evidente lamagnitud de la disyunción existente entre lasformas de comprensión escolares y noescolares. Ésta ha sido el área de mayorpreocupación para un grupo de especialistasque se llaman a sí mismos , o. Los nombres demuchos de estos investigadores se encuentranen las notas que se introducen en los estudiosimportantes pero resulta apropiado hacermención especial de la obra de Michael Cole,Jean Lave, Lauren Resnick, Sylvia Scribner ysus colaboradores. Su obra ha influido en granmedida en mi propio pensamiento, y da formaa buena parte de la discusión que sigue.Tal como ya he sugerido, cada disciplina, yquizá cada subdisciplina, plantea sus propiasformas peculiares de dificultades, sus propiaslimitaciones, que deben abordarse. Lasdisyunciones entre las comprensionesintuitivas de la historia y las versionesformales encontradas en la escuela no sondirectamente comparables a las disyuncionesque se encuentran en la física, lasmatemáticas o en las artes. Estas distincionesno deben ser de ningún modo minimizadaspero será útil a partir de aquí y en adelanteagrupar estas disyunciones bajo tresapartados principales. En el caso de la cienciay de las áreas relacionadas con la ciencia,hablaré de concepciones erróneas que losalumnos traen consigo a sus estudios. En elcaso de las matemáticas, hablaré dealgoritmos rígidamente aplicados. Finalmente,en el caso de los estudios no científicos,particularmente aquellos que se realizan enhumanidades y artes, hablaré de estereotiposy simplificaciones.Como creo que este tipo de dificultades sepuede tratar, en este capítulo y en el siguientelas presentaré con cierto detalle.Consiguientemente, en los capítulos 11 y 12sostengo que las concepciones erróneas seestudian de modo más eficaz en; que losalgoritmos aplicados rígidamente requierenexploraciones de dominios semánticosadecuados; y que los estereotipos y lassimplificaciones apelan a la adopción deperspectivas múltiples.Antes de entrar en líneas específicas deinvestigación, debo subrayar dos puntos. Enprimer lugar, debo insistir en que no existeninguna línea bien marcada que distinga lasconcepciones erróneas de los estereotipos. Dehecho, las dificultades suscitadas enmatemáticas y en ciertas ciencias socialesparecen caer a medio camino entre laconcepción errónea prototípica en física y elestereotipo prototípico en historia o en lasartes. Principalmente por razonesprogramáticas he dividido los datos sobreestas dificultades en dos amplias porciones.Las concepciones científicas y matemáticaserróneas serán discutidas en el resto del147

presente capítulo, y los estereotiposencontrados en las áreas restantes delprograma de estudios formarán el contenidotemático del capítulo 9.Debo también conceder que el uso de lostérminos y comporta riesgo; estostérminos pueden implicar que las opiniones delos jóvenes alumnos sean totalmenteinadecuadas y que las opiniones de los niñosmayores o de los expertos disciplinares seannetamente superiores. De hecho, sinembargo, la situación demuestra ser muchomás compleja. Existen razones de carácterfundamental que subyacen a las opinionesmantenidas por los niños pequeños, y amenudo estas perspectivas abriganimportantes ideas, que pueden haber perdidolos niños mayores y puede que parezcanoscuras o lejanas a los alumnos noveles.Igualmente, no existe una ruta llana que vayade las concepciones erróneas a las correctas,desde los algoritmos rígidamente aplicados aun flexible comercio entre formalismos y susreferentes, desde estereotipos a opinionesmaduras múltiplemente matizadas. Todas lascomprensiones son parciales y sujetas alcambio; con mucho, más importante quellegar a es unacomprensión de los procesos mediante los quese reformulan las concepciones erróneas o sedisuelven los estereotipos. A causa de suvivacidad y sugestividad, sigo empleando aquílos términos y; sin embargo, sería másexacto hablar de y de .Malentendidos en físicaQuizá los ejemplos más espectaculares de losmalentendidos estudiantiles son los tomadosde la física. Los estudiantes norteamericanosdirigidos por una elite tecnológicamenteorientada de universidades han recibidodurante un cierto número de años unaformación en ciencias generales o ciencianatural, y muchos han estudiado por lo menosun año de física. Así, durante la época en laque prosiguen el estudio de la física al niveluniversitario, deben haber adquirido por lomenos una familiaridad lógica con losconceptos y las estructuras de la mecánicanewtoniana. Tales estudiantes consiguen, dehecho, elevadas puntuaciones en pruebasestandarizadas sobre el conocimiento de lafísica, y probablemente consigan los puestosde honor cuando se examinen al final de unsemestre o un año de física universitario.¿Qué sucede cuando a estos estudiantes seles pone a prueba o se les examina de suconocimiento de la física en un contexto ajenoal aula? ¿Qué sucede cuando tienen quebasarse en el conocimiento queostensiblemente han alcanzado a través dealgunos semestres durante años, a fin deexplicar una demostración o dar cuenta de unnuevo fenómeno fuera del laboratorio?Veamos.El investigador Andrea DiSessa ideó un juegollamado Target (Objetivo), que se juega en unentorno computarizado con un objetosimulado llamado dinatortuga. La dinatortugase puede mover alrededor de una pantalla deordenador mediante órdenes como adelante,derecha, izquierda o patada; esta últimaorden da a la dinatortuga un impulso en ladirección en la que el objeto simulado estárealmente orientado. Característicamente ladinatortuga recibe órdenes del tipo derecha 30(grados o adelante (100) pasos.La meta del juego es dar instrucciones a ladinatortuga, para que ésta de en un blanco ylo haga con la mínima velocidad de impacto.Se introduce a los participantes en el juegomediante una breve descripción de lasórdenes y una prueba práctica, en la quetienen la oportunidad de aplicar unos pocosgolpes con un pequeño mazo de madera a unapelota de tenis sobre una mesa.Descrito así, el juego suena bastante simple y,de hecho, tanto los niños de la escuelaelemental como los estudiantes universitariosde física se entregan a él con entusiasmo yconfianza. Sin embargo, casi todo el mundofracasa tristemente en ambos niveles deexperiencia. La razón, en resumen, es que eléxito en el juego requiere la comprensión yaplicación de las leyes del movimiento deNewton. Para lograr ganar, el jugador tieneque ser capaz de tener en cuenta la direccióny la velocidad con la que ya se ha idomoviendo la dinatortuga. Sea cual sea suinstrucción formal, sin embargo, los jugadoresde este juego se revelan aristotélicosempecinados. Suponen que, con tal queapunte directamente la dinatortuga alobjetivo, tendrán éxito, y quedan perplejoscuando la patada no redunda en la deseadacolisión.Examinemos qué ocurrió con una estudiantedel MIT de nombre Jane, a la que DiSessaestudió intensivamente. Jane sabía todos losformalismos que se enseñan durante el primer148

año universitario de física. Bajo circunstanciasapropiadas de manual podía sacar la ecuaciónF = ma, podía recitar fielmente las leyes delmovimiento de Newton, y podía emplear losprincipios de la suma de vectores cuando se lepedía que lo hiciera en grupos de problemas.Sin embargo, tan pronto como empezaba ajugar, adoptaba las mismas prácticas que losalumnos de la escuela elemental, suponiendoque la tortuga se desplazaría en la direcciónde la patada. Durante media hora aplicó estaestrategia inapropiada. Sólo cuando seconvenció de que esta estrategia nofuncionaria hizo la observación fundamentalde que un objeto no dejaría su movimientoanterior al coletazo precisamente porque seda una patada en una determinada dirección.El hecho de darse cuenta de ello condujofinalmente a la experimentación en la que lavelocidad (o la velocidad en una determinadadirección) de la dinatortuga se tomófinalmente en consideración.DiSessa explica el comportamiento de Janecomo sigue:Ya hemos discutido la notable similitud delgrupo de estrategias (de Jane) con lasmostradas por niños de 11 y 12 años de edad.Pero lo que resulta igualmente notable es elhecho de que no relacionaba (de hechodurante un momento no podía hacerlo) elcometido con el que se enfrentaba en el juegocon las clases de física que había recibido. Noera que no pudiese hacer los análisiscaracterísticos de la física; su suma vectorialera, en sí misma, impecable. Se trataba másbien de que su física ingenua y la física quehabía aprendido en clase permanecían norelacionadas, y en este caso aplicaba su físicaingenua... Se podría imaginar la física que seaprende en las aulas operando dentro de unesquema simbólico consciente tipificado porentidades discretas con relaciones explícitas ybien definidas, mientras la física ingenuafuncionaría de un modo menos integrado –más al modo de los esquemas de acción deque habla Piaget.Claro que, sería perjudicial sacar excesivasconclusiones a partir del simple fallo de unaestudiante en el momento de basarse en suinstrucción formal al enfrentarse con un juegopor ordenador. Pero el comportamiento deJane resulta ser bastante típico de lo que seencuentra cuando se plantean a losestudiantes con formación en física o eningeniería problemas fuera de los estrictosconfines del aula –es decir, fuera de lo que sepodría denominar el contexto texto-examen-.A continuación presentamos algunos ejemplossacados de una amplia literatura sobre eltema:- La física clásica enseña que los objetos semueven en línea recta cuando no actúasobre ellos ninguna fuerza externa. Semuestra a los estudiantes un diagrama o unaparato que está en movimiento –pongamospor caso, un tubo en movimiento circular- yse les pide que predigan la trayectoria de unobjeto que se ha lanzado a través delaparato y sale entonces disparado del tubo.Casi la mitad de los sujetos que habíanestudiado física indican su creencia de que elobjeto seguirá moviéndose de un modocircular incluso después de haberse liberadodel tubo.- Resulta interesante que los estudiantes noexpresan las leyes del movimiento; másbien articulan las leyes que están endesacuerdo con las leyes físicas formales.Tal como lo expresan, un objeto que semueve por un tubo que gira adquiere una o un quehace que continúe con un movimientocircular una vez que ha salido del tubo.Después de un momento, sin embargo, estafuerza se disipa y la trayectoria en realidadse torna rectilínea.- Se pide a los estudiantes que designen lasfuerzas que actúan sobre una moneda quese ha lanzado al aire y ha alcanzado el puntomedio de su trayectoria. En un estudio,mencionado sucintamente en el capítulo 1,el 90% de los estudiantes de ingeniería quetodavía no habían hecho su curso demecánica y el 70% de los que lo habíanhecho respondieron incorrectamente. Engeneral, indicaban la existencia de dosfuerzas, una de dirección descendente querepresentaba la fuerza de gravedad y otraque apuntaba hacia arriba que representaba. De hecho,sin embargo, una vez que la moneda habíasido lanzada sólo se halla presente la fuerzagravitacional (i exceptuamos una ciertacantidad insignificante de la resistencia queofrece el aire). El investigador John Clementexplica que la mayoría, ya hayan o nosuperado un curso de mecánica, no soncapaces de comprender que un objeto puedeseguir moviéndose en una dirección dadaaunque la única fuerza aparentementeoperativa sobre él sea ejercida en unadirección opuesta.- A los estudiantes más avanzados que hanseguido un curso en teoría especial de larelatividad se les pide que razonen en voz149

alta cuando buscan la solución a losproblemas planteados por investigadorescognitivos. Un problema considera elfuncionamiento de un reloj solar; el segundoimplica la sincronización de relojes distantes.Los estudiantes son capaces de repetir denuevo y de un modo fiel las principalesafirmaciones de la teoría de la relatividad,según las cuales las propiedades físicas ytemporales han de considerarse a la luz deun marco particular de referencia. Y contodo los estudiantes muestran en susrespuestas que de hecho se atienen a unacreencia en un espacio y tiempo absolutos.Incluso un tutor del curso . Sólo cuando losestudiantes y el tutor se enfrentan con lasinconsistencias que existen entre lasafirmaciones que integran los modelosnewtoniano y einsteiniano del universoempiezan a abordar los problemas de laforma apropiada.- Los alumnos de la escuela elemental ymedia reciben una formación en el hecho deque las diferencias entre las estaciones soncausadas no sólo por la distancia física de latierra respecto del sol sino más bien por elángulo con que los rayos del sol atraviesanla atmósfera terrestre. Los alumnosaprenden a repetir de corrido esta respuestacuando se les pregunta directamente por lacuestión. Sin embargo es evidente que nocreen realmente en los datos científicos,puesto que tan pronto como la pregunta seles plantea en una forma modificada,vuelven a una explicación basada en ladistancia física. Incluso la creencia en unmundo plano demuestra ser vigorosa.Habiendo concedido que el mundo esredondo, los estudiantes regresan a uncompromiso: al igual que un pomelo que seha cortado por la mitad, la tierra es redondaen la base pero sigue siendo cómodamenteplana por arriba.Esta lista de sorprendentes concepcioneserróneas y realizaciones fallidas podríaampliarse fácilmente, pero la cuestión generaldebe quedar clara. Casi todos los estudiantessin una instrucción científica formal y unporcentaje desconcertantemente alto de losque tienen una instrucción científica formalofrecen explicaciones que están endesacuerdo con las simples y bien150establecidas leyes del movimiento y de lamecánica. No es simplemente un caso de puraignorancia del principio investigado; muchosde los estudiantes conocen y pueden enunciarlas leyes sobre las que se deben basar.Tampoco es un caso de errores factuales; alos estudiantes no se les pregunta si el sol esuna estrella o si un delfín es un pez. Sin dudaalgunos estudiantes, ciertamente, respondencorrectamente, y en muchas casos el grupocon el que se compara a los estudiantesuniversitarios tiene una edad entre diez ydoce años, en lugar de nuestra proverbialedad de cinco años. Con todo, las consistentesconcepciones erróneas mostradas porestudiantes bien instruidos en ciencia sondesconcertantes.Empezamos a comprender lo que aquí sucedecuando recordamos las vigorosas teorías de lamateria que los niños desarrollan durante losprimeros años de vida. Los investigadores delas ciencias de la educación se refieren a lasideas centrales que ciñen estas teorías entérminos de . En virtud de susinteracciones sensoriomotrices y simbólicascon el mundo, los niños pequeños desarrollan del siguiente tipo: losagentes aplican fuerzas a objetos, estasfuerzas se transfieren a aquellos objetos,permitiéndoles continuar durante un momentoantes de que ; se puede decir qué cantidadde fuerza ha sido impuesta a los objetosobservando sus trayectorias; si uno quiereque algo vaya en una determinada dirección,debe empujarlo en esa dirección y seguirá elcurso deseado; todas las cosas caen, pero lascosas pesadas caen más rápido; la fricción seproduce sólo cuando las cosas se mueven; elcalor percibido viene determinado por ladistancia respecto a la fuente de calor; y asísucesivamente.Lo importante acerca de estas no es que esténcompletamente equivocadas o carezcan decualquier utilidad. De hecho, se desarrollan yperduran porque demuestran sersuficientemente funcionales en el mundo delniño pequeño y pueden aprovecharse concierta utilidad incluso en el mundo adulto. Loque resulta sorprendente es que incluso losestudiantes con instrucción formal recaen enestas muy fácilmente cuandose enfrentan con un problema, un acertijo ofenómeno exterior al limitado en torno de unaula o examen de ciencia.Nos podemos mover hacia una explicación deestos sorprendentes resultados analizando elproblema del modo siguiente. Por un lado, las

lecciones de la clase de física se aprenden detal modo que pueden producirse endeterminados contextos de redacción deinformes, especialmente con las tareas paracasa o las pruebas en el aula. Lamemorización de determinadas clases dedemostraciones, definiciones y ecuaciones essuficiente, particularmente cuando losestudiantes saben de antemano la forma queestos informes van a adoptar. Con tal que laspreguntas se planteen en un cierto marcoesperado, parecerá que los estudiantescomprenden, y la condición esencial de laenseñanza de la ciencia se habrá respetado,prevaleciendo el compromiso de la respuestacorrecta.Sin embargo, cuando el estudiante no estápreparado para esperar que se invoque undeterminado elemento del conocimiento físico,se invoca fácilmente un segundo y máspoderoso conjunto de mecanismos. Se trata,en efecto, de las bien enraizadas teorías de lamateria que se basan en las fenomenológicas que se formaron en losprimeros años de la vida. Estos principios,nunca abiertamente examinados, nuncaconfrontados con las leyes de la física, surgenespontáneamente tan pronto como un nuevoproblema se presenta en el horizonte. Y es poresto que, por lo visto los adolescentes dedieciocho años, en apariencia competentes,actúan de un modo poco diferente de los niñosde siete años.Sería engañoso sugerir que las explicaciones oconcepciones correctas son necesariamentemás sofisticadas o complejas que lasconcepciones erróneas, aunque en el caso dela relatividad sí que sería así. (De hecho, enalgunos casos, las explicaciones correctaspueden ser consideradas como más simples,porque se ha designado que expliquenmundos idealizados, como por ejemplomundos sin fricción). La siguiente se ajustamás a la verdad.Cada persona, por el hecho de vivir como serhumano en un mundo con ciertas dimensionesfísicas y sociales, desarrolla una coleccióncompleta de conceptos, esquemas y marcosque lleva consigo al intentar jugar juegos,explicar fenómenos o simplemente abrirsepaso por el mundo. Algunos de estosesquemas se obtienen más fácilmente en uncontexto dado, mientras que en otro puedenevocarse, dependiendo de circunstanciasparticulares, indicaciones o esfuerzosespeciales.Por tomar un ejemplo, al intentar comprenderun fenómeno como la electricidad, losestudiantes se apoyan en modelos mentalesdisponibles como o. Elmodelo que se invoca, el acuático o el otro,dependerá de factores como el léxico utilizadopor un libro de texto, su preferencia previapor uno de los modelos, y su propiaexperiencia con los cables de electricidad, conlas tormentas, las baterías u otros fenómenoso aparatos eléctricos. En principio esteprocedimiento de búsqueda del modelo másapropiado e ilustrativo no es diferente del quese plantearon los físicos que lucharon durantesiglos para determinar si es mejor considerarque la luz está compuesta de partículas o deondas o una extraña mezcla de estas doscosas. La meta de la educación científicaefectiva es ayudar a los estudiantes acomprender por qué determinadas analogías,modelos mentales o esquemas se consideranahora más apropiados para la comprensión deun fenómeno o un conjunto de fenómenos.Este estado de cosas –una comprensiónrealizada- puede llegar a merecer laaprobación sólo si los estudiantes sefamiliarizan con los nuevos modelos,comprenden las razones que los sustentan,perciben por qué son más apropiados que losmodelos anteriores y concurrentes que puedeque conserven aún su atractivo, y sean así,pues, capaces de basarse en ellos cuando seencuentren con un nuevo problema, acertijo ofenómeno. No es una labor menor –inclusopara los propios físicos-. En el capítulo 11sugiero que una vía prometedora hacia esacomprensión perfeccionada es la creación deencuentros cristobalianos: situaciones en lasque los primeros modelos o concepcioneserróneas de los estudiantes se enfocanintensamente gracias a una experiencia quepone en duda directamente la viabilidad delmodelo que ellos han favorecido.Concepciones erróneas en la biologíaLa física, claro está, es la más difícil de lasciencias (excepto, quizá, para los físicos) y sepodría especular que concepciones erróneascomparables se encontrarían con menorfrecuencia en otras disciplinas, como porejemplo la biología.Es cierto que determinadas concepcioneserróneas de la primera infancia se resolverándurante los años de escolaridad, inclusoquizás en ausencia de una tutela explícita.Como Susan Carey ha demostrado, los niñosde diez años han abandonado lasconcepciones de que sólo los objetos móvilesestán vivos, que los seres humanos son151

prototipos para todos los animales y que todaslas funciones biológicas están bajo controlespontáneo, ya que a este conjunto de losustituyen por una teoría profana de labiología que es por lo menos más o menosútil. Según esta teoría, los organismosbiológicos se caracterizan por unadeterminada estructura física y por lacapacidad de llevar a cabo funciones comocomer, respirar, crecer y morir; se consideraque las plantas y los animales son seres vivos,pero no así los objetos inanimados; los sereshumanos no tienen un estatuto especial en elreino animal; y la pertenencia a una ciertacategoría de especie vienen determinada porla constitución subyacente, más que por lasapariencias visibles.Sin embargo, cuando se investiga más a fondoel contenido temático de la biología,encontramos concepciones erróneas yprimitivas que se disponen con la mismaexactitud que las encontradas anteriormenteen la física. La comprensión de la teoría de laevolución parece que está tan minada como lacomprensión de las leyes del movimientonewtonianas; incluso estudiantes con dosaños de formación en biología siguenmostrando comprensiones erróneas decarácter elemental. Así pues, aunqueabandonan la posición creacionista defendidapor la Biblia, los estudiantes siguen aceptandolas explicaciones lamarckianas según lascuales las características adquiridas en unageneración (la jirafa que se ve obligada aestirar el cuello más hacia lo alto paraconseguir alimentarse de las hojas de lascopas de los árboles, cuya escasez las disponeen una posición cada vez más alta) puedentransmitirse a la siguiente generación. Noconsiguen distinguir entre los cambios que sepueden observar en un momento históricodado y las posibilidades de que estos cambiossena manifiestos en futuras generaciones,atribuyendo los cambios a modificacionesmedioambientales en lugar de a un procesoaleatorio de mutación y de selección natural.Los estudiantes muestran también unapropensión a invocar explicaciones de tipoteleológico, en las que la evolución se dirigepor un camino preconcebido haciadeterminadas metas extrínsecas. A losestudiantes les resulta difícil comprender lanaturaleza no direccional de la evolución;prefieren considerar las especies con unaevolución posterior, como si en cierto sentidofueran mejores, más íntimamente próximas aun ideal de perfección.Las concepciones erróneas y las teoríasingenuas abundan a través del dominiobiológico. Los procesos mediante los que lasplantas elaboran el alimento sonprofusamente mal interpretados. Losestudiantes hacen referencia a una mezcla deimpresiones: que el suelo pierde peso amedida que las plantas crecen en él, que elsuelo es el alimento de la planta, que lasraíces absorben el suelo, que la clorofila escomo la sangre de la planta, y que las plantasno disponen de la clorofila durante el otoño yel invierno, y por ello las hojas no puedenconseguir alimento. El recurso a la intención yal propósito es abundante; los camaleonescambian de color a voluntad para esquivar asus depredadores. Las leyes que gobiernan laherencia son también mal interpretadas. Porejemplo, en lugar de una completacomprensión de los conceptos deheterocigocidad y de homocigocidad, losestudiantes simplemente suponen que laheterocigocidad es un efecto siempre queobservan un rasgo distribuido en unaproporción de 3 a 1, y suponen que estasproporciones son exactas y no precisamentepromedios que salen de gran número deobservaciones. Tampoco los procesoscelulares de la meiosis y de la mitosis secomprenden bien; incluso ciertos estudiantesde biología que tienen un atribuyen de modo erróneo laestructura de los cromosomas al número(técnicamente, los ploides) de cromosomas.Aunque las fuentes de estas concepcionesbiológicas erróneas no se han estudiado en elmismo grado de detalle en que lo han sido lasconcepciones erróneas en física, parecen seroperativas las mismas clases de principios.Las tendencias más tempranas a considerarque cualquier cosa que se mueve está vivapuede que se abandone, pero los estudiantestodavía son propensos a creer que losprocesos biológicos reflejan las intenciones deuna sustancia viva (los parásitos intentandestruir a sus anfitriones) o las tendenciasteológicas de un principio primordial como laevolución (la perfección humana es la meta dela evolución). Se supone que los procesos queno pueden verse no existen mientas que depoderlo ser se supone que tienen efectosdirectos inmediatos sobre su entorno.Finalmente, en vez de una comprensiónprofundizada, los estudiantes recurren aseñales clave (como una proporción numéricadada) como indicación de un principio como laheterocigocidad.152

Problemas en matemáticas: algoritmosaplicados rígidamenteQuizá se podría argumentar que estadisyunción entre, por un lado, el mundo comodescriben científicos recónditos y el mundoplural de la experiencia práctica, por el otro,conduce a estas actuaciones frustantementepobres en ciencias como la física y la biología.O quizá sea el hecho de que los libros de textopocas veces siguen una progresión ordenada,sino que en su lugar cambian repentinamentede un tema de un capítulo a otro. Quizás alempezar a trabajar con las matemáticas, enlas que los alumnos han estudiado temasdurante toda una década, en las que el ordende presentación es presumiblemente lógico, ydonde se trata demanipular esquemas notacionales,encontraremos una imagen más alegre.Desgraciadamente no es así. De hecho, laactuación en los problemas matemáticosrevela sorprendentemente clases dedeficiencias análogas. Una vez más, losestudiantes fallan característicamente tanpronto como el problema se expresa de unmodo un poco diferente o se encuentra odescribe un ejemplo inesperado.Un fascinante conjunto de estudios elaboradospor Jack Lochhead, John Clement y suscolegas de la Universidad de Massachussetsen Amherst ha documentado la sorprendentefragilidad de la comprensión matemática. Sise dice que hay seis veces más estudiantesque profesores y que hay diez profesores, casitodo el mundo puede calcular inmediatamenteel número de estudiantes. Cuando se dice quehay sesenta estudiantes y se pide el númerode profesores, la actuación es en la prácticaigualmente buena. Pero cuando se pide a losestudiantes que escriban una forma querefleje la proporción, utilizando E pararepresentar a los estudiantes y P para losprofesores, la mayoría de los estudiantesuniversitarios fallan. (El lector puede intentareste ejercicio antes de leer el siguienteparágrafo).¿Qué ocurre con ésta, en apariencia, sencillaasignación? La mayoría de los estudiantes decollege escriben la fórmula 6E = P. Les parececorrecta. Sin embargo, esta fórmulaconduciría a la sorprendente conclusión deque si hay 60 estudiantes, ¡habría 360profesores (6 x 60 = 360)!Puede parecer que se trata de una preguntacapciosa, y es cierto que la aparición de lapalabra seis cerca de la palabra estudiantespuede atraer a algunos de los que buscansolucionar formalmente el problema a caer enla trampa del 6E. El problema fundamental,sin embargo, es que los estudiantesuniversitarios no comprenden el principiobásico del álgebra de que las letras como la Esustituyen a , yque P sustituye a , y que las ecuaciones tienenque desarrollarse sobre la base de estasestipulaciones. En cambio, parecen creer quelas letras en las ecuaciones etiquetanentidades concretas, como los profesoresreales o los mismos estudiantes. De un modoaún más desconcertante, el equipo deinvestigación de la Universidad deMassachussets ha descubierto que estasuposición demuestra ser en extremo vigorosay es consecuentemente muy difícil deerradicar. Reflejando la línea de análisis quehe presentado aquí, los estudiantes puedenaprender a memorizar la frase X se refiere alnúmero de cierta entidad..., pero vuelven alas formas de aproximación anteriores einadecuadas una vez han salido del marco dela instrucción.Una comprensión insuficiente de la notaciónalgebraica conduce a una situacióndesafortunada: siempre que los estudiantestienen que utilizarla en una situación descritade un modo determinado, tienen propensión aerrar. Sin duda, se puede hacer que losestudiantes mejoren los resultadosexpresando el problema de un modo que lespermita lograrlo, incluso cuando nocomprendan la operación de la notación. Porejemplo, se podría mejorar la actuación sobreel problema mencionado anteriormentediciendo ,alentando de este modo a que el estudianteescriba E = 6P y conducente a la ecuacióncorrecta 60 = 6 x 10. Pero con todaseguridad, este tipo de soporte esexactamente lo que la comprensión no debierarequerir.En cierto sentido, resulta legítimo considerar aestos estudiantes de álgebra albergandoconcepciones erróneas –por ejemplo, lacreencia de que E representa los estudiantesen lugar del .Pero estos estudiantes de álgebra ejemplificanun problema fundamental en matemáticas, lapráctica de una aplicación rígida dealgoritmos. Las formas en las que seacostumbran a enseñar las matemáticas y lasformas en que los estudiantes aprendenconspiran para producir una situación en laque los estudiantes actúan adecuadamentecon tal que el problema se enuncie de un153

modo determinado y por lo tanto puedan

equidista de Cleveland y Washington>>); *algunos combinan las palabras any y some asícomo at y to, o for y of. Aunque estasdistinciones pueden no tener importancia enuna discusión ordinaria en un contexto rico,pueden en cambio entrar en colisión con usosen los libros de texto en los que se hapretendido una única denotación, y no otra.Si los libros de texto matemáticos tienden aser implacables, los ordenadores programadosson aún menos flexibles. Una palabra o unaexpresión en un lenguaje operativo deordenadores tiene un significado y sólo uno Aveces, en un esfuerzo para hacer que estoslenguajes sean para losusuarios, los creadores de lenguajes empleanlas palabras del lenguaje natural. Aunque estegesto puede ser de ayuda para el acceso delprincipiante y da entrada al ámbito general delsignificado pretendido, finalmente puede sermás confuso que útil, porque los estudiantes –y aquí el problema demuestra sergeneralizado a través de las líneas raciales yétnicas- caen en la definición vulgar deltérmino y no en su definición técnica. Miscolegas David Perkins y Rebecca Simmonsrefieren la suposición de los estudiantes deque si dan en un programa Pascal el nombreLAR-GEST, el ordenador que tieneque almacenar la más extensa de las series denúmeros que lee en esa variable, porque el significado de la palabra másextensa.Se pueden ver en funcionamiento ladisyunción entre el conocimiento intuitivo y elconocimiento de sentido común por un lado yla aparición de la sofisticación notacional porel otro. Recientemente observé un niño deocho años que aprendía de qué modo medircon una regla. Su objetivo era medir unacartulina en forma de Y recortada. Al parecer,si comprendía los procedimientos requeridos,alinearía uno de los brazos de la Y poniéndoloal nivel de la regla y leería entonces el númeroen el otro extremo: ,, incluso . Entonces, sinembargo, decidió medir el segmento corto oembocadura que forma el extremo del brazo.En este caso, situó el segmento en medio dela regla y anunció que tenía . Ciertamente no estimaba quetodas las medidas tienen que ser tomadasdesde el punto de origen (o su equivalente) yque la medida representa la extensión del* Tendría que ser (Aurora equidista de Cleveland yWashington). (N. del T.)alejamiento respecto de un origen. En su lugarsimplemente aplicó el algoritmo de leer elnúmero que coincidía con su foco de atención.Claro que este niño de ocho años sabía de unmodo sensoriomotor que la embocadura eramucho más corta que el brazo de la Y ycuando se le preguntó directamente , fácilmente reconoció que elbrazo era más largo. Este fallo se produceporque, en nuestros términos, no estimó lacorrespondencia entre la informaciónsensoriomotriz (qué segmento es más largo) yla operación del sistema de medición. Seasemejaba al niño al que se le preguntaba latemperatura de dos recipientes acabados decombinar, cada uno de los cuales conteníaagua a 10 grados, y que alegremente sumólas cantidades y refirió que la temperatura dela nueva mezcal era de 20 grados. En lugar deintegrar el algoritmo con el conocimientointuitivo, el niño permite que el algoritmodicte cuál es la respuesta.Del mismo modo que se producendisyunciones entre el conocimiento intuitivo ynotacional, puede haber también curiosasseparaciones entre formas de conocimientonotacional relacionadas per se. Paul Cobb hacontado la historia de una niña pequeña quesumaba 16 y 9 correctamente contando(sumando simplemente cada una de las nueveunidades a partir de 16). Planteado el mismoproblema de forma escrita, no conseguíallevarse 1 y obtenía 15. Consideraba queambas eran correctas, 15 para el problema enla hoja de trabajo y 25 cuando el problemarepresentaba 15 galletas y 9 más. En palabrasde Cobb, .En un ejemplo relacionado, Robert Lawlerdescribió a su hija de seis años, que podíahacer cálculos mentales con números ytambién con dinero, pero que era incapaz deconectar los dos ámbitos. Podía sumar 75centavos y 26 centavos, utilizando suconocimiento de las monedas, y daba con eltotal correcto en monedas; cuando se tratabade números era capaz de sumar por decenas ycontar los restos. Pero sólo algunos mesesdespués se produjo un momento de revelaciónen el que fue por primera vez capaz deapreciar la relación que existía entre elmicrocosmos de las monedas y unmicrocosmos numérico.No quiero sugerir que estos errores ydisyunciones sean algo vergonzoso; de hecho155

se trata de un fenómeno humano natural quepuede resultar instructivo. Recomiendo quepadres y maestros están atentos a estasdificultades y alienten a los niños aconsiderarlas críticamente. La cuestión es quelos errores o concepciones equivocadas son unsigno de alarma, una señal de comprensiónincompleta. El maestro no debe simplementeindicar los procedimientos correctos (no,encuentra un denominador común ytransforma ambas fracciones en función deél); si se hace esto, el niño probablementevolverá a sus viejos hábitos tan pronto comono logre reconocer un ejemplo que requieraun procedimiento memorizado. Más bien, elmaestro necesita trabajar con el alumno entres dimensiones: a) una comprensión de loque está en juego (por qué no se puedesimplemente sumar numeradores y sumardenominadores); b) una exploración deldominio semántico particular que se estáinvestigando (si se trata de trozos de pizza ode porciones de una cantidad); c) cuál es elmodo mejor de relacionar las reglasalgorítmicas formales con los particulares deun mundo semántico dado. Si se sigue unprocedimiento como éste, hay una posibilidad,en el futuro, razonable de que se consiga lacomprensión y que sea mucho menosprobable que se produzcan errores como losque hemos mencionado. De hecho, según esteanálisis, si se abandonara en una isla desiertaa un estudiante que comprende, podría volvera inventar incluso un procedimiento tal comola suma de fracciones que ya había olvidadodesde hacía mucho tiempo.Quizá la mayor dificultad en toda el área delas matemáticas tiene que ver con el conceptoerróneo que tienen los estudiantes en relacióncon lo que realmente está en juego cuando seles plantea un problema. Los profesores dematemáticas refieren que los estudiantes casisiempre buscan los pasos a seguir para lasolución del problema - en una ecuación, de qué modoseguir el algoritmo-. Cuanto másestrechamente paralela es la ordenación delos términos de un problema al orden de lossímbolos en la ecuación, más fácil es resolverel problema y lo apreciarán más losestudiantes. El hecho de considerar que lasmatemáticas son un modo de comprender elmundo, de esclarecer un fenómeno, como unasuerte de charla o empresa en la que inclusouna persona joven puede participarsignificativamente, es un caso poco frecuente.Y, con todo, ¿de qué modo puede unacomprensión genuina llegar a producirse sinuna actitud como ésta?156Debiera ser evidente que las concepcioneserróneas y las comprensiones equivocadasson tan endémicas en matemáticas como loson en las ciencias naturales. Cuando todavíason pequeños, los niños desarrollan una fuerteintuición del número, acerca de lo que es másnumeroso o menos numeroso. A menudo sucomprensión viene conceptualizada en funciónde una línea de números, yendo desde poco onada (0) a un número muy extenso (oinfinito). Las nociones de suma, resta ydivisión en cantidades iguales son tambiénintuitivas. Tanto como es posible, losestudiantes intentan alinear los problemasmatemáticos que encuentran en el mundo conun esquema numérico tan simple como éste, yen muchos casos resulta acertado por lomenos de forma aproximada.El tema formal de las matemáticas, sinembargo, implica el uso de nuevasmodalidades de notaciones simbólicas, asícomo definiciones más explícitas (y menoscausales) de imágenes y palabras familiares.La mayoría de los niños no encuentra fácilponer sus intuiciones en estas expresionesmatemáticas. El mundo de los números y delas operaciones numéricas, tal como se captanen las operaciones sensoriomotrices, y elmundo de los números hablados, de lasexpresiones numéricas escritas y de lasfórmulas de los libros de texto nunca se unende un modo sinérgico. Y, por consiguiente, aligual que no consiguen alinear sus intuicionesfísicas y biológicas con la temática del libro detexto impartida en los cursos de física y debiología, los estudiantes no buscan tampocoemparejar sus intuiciones numéricas acercade dominios de objetos con lo que las clasesde matemáticas o de aritmética piden. Se halogrado un compromiso de respuesta correcta,en el que los estudiantes aprenden a seguirdeterminados procedimientos y a conectardeterminados números y símbolos, pararealizar los deberes y pasar el examen. Unavez han salido del contexto prueba-texto, sinembargo, los estudiantes no saben de quémodo emplear estos formalismos y recaen enlas intuiciones toscas aunque eficaces de laprimera infancia.Al hablar de los problemas con los que seencuentran los estudiantes en el área de laaritmética, el término deja de ser óptimo e inclusopuede no ser apropiado. En las cienciasnaturales, los estudiantes cuentan con teoríasde la materia y de la vida bien desarrolladasque en algunos casos resultan serinconsistentes con los principios de la física yde la biología. En el área de las matemáticas,

sin embargo, no es muy acertado decir quelos estudiantes cuentan con concepcionesequivocadas que hacen caso omiso delconocimiento disciplinar de carácter formal.Más bien, he sugerido que la mayoría de losestudiantes suprimen su conocimientointuitivo acerca de números y ámbitos (comoel tiempo, el dinero o los trozos de pizza) y ensu lugar intentan seguir conjuntos de reglasaplicadas rígidamente para solucionarproblemas. Sólo cuando el problemadesencadena el algoritmo que se hadominado, los estudiantes tendrán larespuesta correcta; cuando haya cualquieralteración en la formulación del problema, elestudiante probablemente estará perdido porcompleto.A medida que nos alejamos aún más de lasciencias naturales la noción de concepciónerrónea demuestra ser aún menos adecuada.Términos mejores podrían ser o -opinionesfuertemente sostenidas del modo correcto enel que pensar sobre los asuntos humanos-. Deacuerdo con lo expuesto, en el siguientecapítulo, cuando abordemos el aprendizaje enlas ciencias sociales, en las humanidades y enlas artes, hablaremos de los estereotipos delalumno. Con todo, aunque la terminologíacambie, las clases de problemas resultaránfamiliares a cualquiera que se hayaenfrentado con la materia de este capítulo.157

158ENSEÑANZA YAPRENDIZAJE DE LASCIENCIASLAS IDEAS INFANTILESWynne HarlenEl modelo presentado en el último capítulodescribía el proceso de desarrollo de ideasmediante la utilización de técnicas deprocedimiento. Estas ideas se aproximan pocoa poco a la visión de las cosas aceptada por laciencia a medida que se expanden lasexperiencias de los niños y que sus destrezasde procedimiento y formas de razonamientovan haciéndose más controladas y rigurosas.Este capítulo se centra en las ideas enevolución, la forma que adoptan en rotuehacia una visión científica aplicable de maneramás generalizada. Veremos lo que ha puestode manifiesto la investigación sobre las ideasque tienen los niños en distintos momentos yplantearemos las siguientes preguntas: ¿quécaracterísticas generales poseen esas ideas?¿qué consecuencias tienen para la enseñanza?En el capítulo siguiente, consideraremos unaspreguntas semejantes con respecto a lasdestrezas y actitudes en evolución de losniños relacionadas con el aprendizaje de lasciencias.Para dar respuesta a estas cuestiones, esnecesario identificar y definir las ideas quedeseamos elaboren los niños. Podríamosevitar esta identificación adoptando sin máslos objetivos de “conocimiento y comprensión”del National Currículum. Sin embargo,conviene recordar que éste no es más que uncurrículum, cuyas definiciones y estructura sehan moldeado con arreglo a un marco dereferencia particular de enunciadosconductuales en diversos niveles. Incluso en elReino Unido, hay otras dos versiones de uncurrículum común de ciencias y, en otrospaíses, hay otros muchos enfoques diferentes.Proponemos utilizar una lista que se relacionacon facilidad con todas estas formulacionescurriculares; su origen, como el de la mayoríade tales formulaciones, está en la idea de quela educación científica debe ayudar a los niñosa comprender el mundo que los rodea y arelacionarlo con su experiencia sobre él. Estoayuda a descubrir unas grandes áreas deconocimiento en relación con las cualesexpondremos la evolución de las ideas de losniños.Áreas de conocimiento e ideas principalesrelacionadas con ellasHemos escogido las seis áreas deconocimiento siguientes, como marco dereferencia de la descripción de las ideas de losniños, que exponemos a continuación:- Diversidad y características de los seresvivos.- Los procesos de la vida.- Materiales, sus propiedades, usos einteracciones.- Fuentes, transmisiones y transferencia deenergía.- Fuerzas y movimiento.- La Tierra y su lugar en el universo.En esta relación, no hay mucho que explicar;es muy parecida a otras listas similares yreflejan unas divisiones igualmente arbitrariasdel conjunto de las ideas científicas. En elproceso de escisión del todo en partes que seexaminarán por separado, conviene no perderde vista la evolución gradual aunque nouniforme de este todo. La Figura 3 pretenderepresentar esta situación. De izquierda aderecha, se extiende un eje temporal y laslíneas representan aspectos de las ideas endesarrollo: a veces, se mezclan, cuando seforman conceptos más generales a partir delreconocimiento de semejanzas de ordensuperior entre fenómenos que antes seconsideraban distintos; a veces, divergen,cuando se elaboran las ideas.Figura 3.Cada una de estas seis áreas de conocimientoes, en sí, un conjunto de aspectos enevolución, como muestra la Figura 4, quepuede definirse con diversos niveles dedetalle.Al moverse hacia la identificación de losaspectos, conviene señalar los criterios que seutilicen para definir los enunciados deconocimiento y comprensión adecuados. Uncriterio, ya utilizado para identificar las seisáreas, es que se refieren a la experiencia

cotidiana inmediata de los niños.Consideramos fundamental este criterio pordos razones. La primera es que supone quelos niños están elaborando conceptos sobrelas cosas que los rodean; el incremento de lacomprensión de estas cosas constituye, engran parte, la razón para aprender ciencias.La segunda es que los niños pueden relacionarcon facilidad su propia experiencia yconocimientos de primera mano con estasideas. Mediante su aplicación y utilización,estas ideas evolucionan y el niño lasinterioriza, incorporándolas a su forma deentender el mundo. Es difícil que las ideas queno se relacionen con la experiencia perdurenen la mente del niño, aunque parezcan muysencillas.Figura 4El segundo criterio indicativo del nivel de ideasque suponemos desarrollarán los niños estárelacionado con su forma de pensar. Sin duda,éstas serán limitadas en el caso de losalumnos de primaria y, hasta cierto punto, esirrelevante que se aleguen al respecto razonesde experiencia indica que la comprensión demuchos conceptos abstractos de la ciencia nose alcanza hasta la escuela secundaria y sólola consiguen algunos alumnos. Es posible,como pensamos, que la experiencia precoz deejemplos concretos de los fenómenos con losque se relacionarán los conceptos abstractoscontribuya a esa comprensión. Así mismo, esprobable que, con esta experiencia, consiganuna mejor comprensión científica un mayornúmero de niños que los que llegan en laactualidad, pero esto no es un argumentopara introducir ideas y generalizacionesabstractas en el nivel de primaria, sino, másbien, al revés, porque un fundamento sólidode ideas puestas a prueba y comprobadas endiversos contextos prácticos es mucho másútil para el aprendizaje posterior que unconocimiento superficial de ideas teóricas.Un criterio muy relacionado con éste, aunquedistinto porque reconoce que los conceptosidentificados son científicos, se refiere a suaccesibilidad para los niños mediante lastécnicas de procedimiento. Los niños debenser capaces de recoger pruebas y comprobarque concuerdan con las ideas que se generen;deben ser capaces de decidir por su cuenta silas ideas “funcionan” o no en una serie decasos. Esto no significa, como señalamos en elCapítulo II (Pág. 46), que las ideas sólo setomen de entre las que ya poseían los niñosPara éstos, el sentido de una idea se lo da suutilidad y no su origen. Las ideas útilespueden proceder y, de hecho, proceden deotros alumnos, de los profesores, los libros, latelevisión y la radio. La condición de que losniños sean capaces de “hace suya la idea”gracias al empleo de técnicas deprocedimiento tampoco significa que sólotengamos que preocuparnos de las ideasrelativas a objetos que los niños puedan tocary manipular físicamente. Muchas serán ydeben ser de este tipo, pero es importante noexcluir ideas sobre hechos de experiencia delos alumnos que no pueden manipularse,como las ideas referentes al sol, la Luna y lasestrellas y sobre el tiempo meteorológico. Losniños pueden elaborar estas ideas mediante elempleo de técnicas de procedimiento, laobservación y el registro meticulosos revelanpautas y suscitan hipótesis y predicciones quepueden comprobarse mediante observacionesposteriores.El cuarto criterio se refiere a la continuidad dela enseñanza de las ciencias. Las ideasdesarrolladas en los años de primaria debenrelacionarse con las que se desarrollen ensecundaria y en niveles educativosposteriores.Por tanto, en resumen, las ideas relativas alas seis áreas de conocimiento se seleccionande acuerdo con estos cuatro criterios:- Deben contribuir a que los niñoscomprendan los acontecimientos cotidianosy el mundo que los rodea, pudiendoaplicarse a su experiencia.- Deben estar al alcance de los niños de laescuela primaria, teniendo en cuenta suexperiencia y madurez mental limitadas.- Deben ser accesibles y comprobablesmediante el uso de las técnicas científicas deprocedimiento de los niños.- Deben proporcionar una base sólida para laeducación científica posterior.159

Cuando se aplican estos criterios, se accede alas principales ideas representadas en laFigura 5 para cada área de conocimiento. Laidea principal de cada línea de desarrollo estáen evolución, significando cosas diferentes endistintos momentos de la misma. Másadelante, en este mismo capítulo, ilustramosalgunas ideas de este tipo. No obstante, lasvariaciones individuales de las ideas de losniños es tal que no es posible identificar unasucesión evolutiva detallada. Sólo tienesentido hacerlo en relación con puntossuficientemente separados en el tiempo, paradescribir el carácter de los cambios queindican el desarrollo cuando es necesario paraguiar la evaluación del rendimiento de losniños. El final de las fases educativas deprimaria y secundaria puede marcar sendosmomentos útiles a este respecto y, en elcontexto de la evaluación, en el Capítulo VIII(pág. 169), damos algunas ideas al respecto.Lo que aquí nos preocupa es describir elcurrículum de manera que facilite laadquisición de conocimientos a todos losniños, con independencia de su edad,experiencia o capacidad. Así, por ejemplo,todos los alumnos podrán hacerse una idea de“la relación entre las propiedades de losmateriales y sus usos”. Para los máspequeños y con menos experiencia, estosupondrá explorar los materiales para ver enqué se diferencian y qué puede hacerse conellos; para los mayores, más experimentadossignificará investigar cómo puedencombinarse y estructurarse los materialespara conseguir las propiedad requeridas.Algunos alcanzarán ciertos aspectos de lacomprensión indicados para los alumnos de 7u 8 años (Pág. 169): las propiedades de losmateriales varían; a causa de suspropiedades, se utilizan para distintos fines.Otros llegarán a unas ideas másdesarrolladas, propias de los alumnos de 11 y12 años (Pág. 169): las propiedades de losmateriales (sólidos, líquidos y gases) puedenexplicarse por su composición y estructura;pueden elaborarse materiales manufacturadosque tengan las propiedades requeridas.Sin embargo, para todos, la línea dedesarrollo en cuestión identifica una de lasideas principales a las que deben contribuir lasactividades de los niños con los materiales. Enla Figura 5 aparecen otras.Esta forma de describir el currículumconstituye un intento de facilitar unaestructura suficiente para servir de guía de laplanificación de la enseñanza y el aprendizaje,dejando, no obstante, libertad a los profesores160para que promuevan el desarrollo de las ideasde acuerdo con la vía de comprensión de losniños. Evita el marco rígido de referencia de“objetivos” en distintos “niveles” queestablecen unas etapas de aprendizajeexcesivamente cerradas para mantener lacoherencia con el tipo de aprendizaje descritoen el capítulo anterior.La forma de expresar estas ideas requierecierta explicación. Las formulaciones puedenconsiderarse como enunciados de hecho, porejemplo: “las plantas y los animalesatraviesan ciclos vitales”, pero, si seaprendieran de memoria, esos datoscarecerían de significado. Sólo adquierensentido si surgen de la observación de losciclos vitales de una serie de vegetales yanimales, por ejemplo, germinación desemillas, transplante de plantones,observación de las plantas desarrolladascuando florecen y aparecen de nuevo lassemillas. También se contempla laobservación de los ciclos vitales de diversosanimales, desde “insectos palo” hastaconejillos de Indias, y el descubrimiento de losde otros mediante fotografías, filmes o librosde referencia. De este modo, unos enunciadosaparentemente sencillos suponen laadquisición de gran cantidad de conocimientosadquiridos mediante la investigación, laobservación de primera mano y el estudio defuentes secundarias.Las ideas infantiles en evoluciónEl curso de la comprensión de un niñoconcreto, siguiendo las líneas de las ideasprincipales de la Figura 5 es individual, puesdepende del sentido que de a sus experienciasdentro y fuera de la escuela y en distintosmomentos. Sin embargo, las experiencias delos niños muestran semejanzas evidentes quese reflejan en los aspectos comunes de susideas en desarrollo. La investigación haconfirmado esta situación y, en realidad, essorprendente la gran semejanza de las ideasde los niños de distintas partes del mundo.Los siguientes ejemplos de ideas de niñosconstituyen una ilustración del curso evolutivode algunas ideas importantes y pruebanciertas características generales que tienenconsecuencias para la enseñanza. Losejemplos sólo ofrecen una muestra de laslíneas evolutivas; puede verse una descripciónmás detallada en las referencias de lasinvestigaciones y, en especial, en los informesde investigación SPACE

Diversidad de la vidaLa idea básica para la biología de que hay ungrupo de seres vivos denominados “plantas” yotro cuyos componentes se denominan“animales”, no es una simple cuestión dedefinición. Las investigaciones de BELL (1981)EN Nueva Zelanda establecieron que: amenudo, el significado de la palabra “planta”es mucho más restringido para los niños. Enuna muestra de 29 niños, descubrió quealgunos de 10, 13 y 15 años consideraban queun árbol no era una planta.“No; era una planta cuando era pequeño, perocuando creció, ya no; cuando se hizo un árbol,ya no era una planta” (10 años)Otros niños dijeron que una planta era algoque se cultivaba, por lo que algunos niños de13 y 15 años consideraban que la hierba y losdientes de león eran maleza, pero no plantas.Es más, casi la mitad de los alumnosentrevistados consideraba que las zanahoriasy las coles no eran plantas, sino verduras. Másde la mitad de los alumnos entrevistadospensaba que una semilla no era una materiavegetal. A pesar de haber cursado varios añosde ciencias, muchos alumnos de 15 añosseguían manteniendo unas ideas tan limitadascomo los de 10 años.(OSBORNE y FREYBERG, 1985, Pág. 7)A continuación de las entrevistas individuales,BELL y sus colaboradores realizaron unainvestigación sobre muestras mucho másamplias de alumnos. La Figura 6 muestra unode sus hallazgos: los porcentajes de alumnosde diversas edades que consideraban que unárbol, una zanahoria, una semilla y la hierbason plantas.En investigaciones del mismo estilo, sobre lasideas de los niños acerca de lo que son“animales”, se descubrió que:Muchos alumnos sólo consideraban así a losanimales grandes, como los que hay en lasgranjas, en el zoo o en casa, como animalesde compañía. Entre las razones paracategorizar algo como “animal” o no estabanel número de patas (los animales tienencuatro), el tamaño (los animales son mayoresque los insectos), el hábitat (los animalesviven en tierra), su cobertura exterior (losanimales tienen pelo) y la producción desonidos (los animales hacen ruidos).(OSBORNE y FREYBERG, 1985, pág. 30).Figura 6Evidentemente el uso diario de las palabrasejerce un considerable efecto, particularmentefuerte en el ejemplo siguiente: el concepto de“animal”. BELL y BARKER (1982) realizaronuna investigación sobre las ideas de los niñosacerca de las cosas que eran animales y decómo decidían si algo lo era o no, utilizandoentrevistas y una encuesta dirigida a sujetosde edades comprendidas entre los 5 y los 17años. Los resultados mostraron que la ideainicial de los niños acerca de lo que es unanimal se restringe a los grandes mamíferosterrestres. Por ejemplo, una elevadaproporción de la muestra de niños de 5 añosreconoció que la vaca era un animal,elevándose hasta el 100% a los 7 años. Sinembargo, los gusanos y las arañas no fueronconsiderados animales por las tres cuartaspartes de los niños de 9 años y por unaproporción ligeramente más elevada de los de12 años. Sólo la quinta parte de los niños de 5años de la muestra consideraron que el serhumano es animal y esa proporción se elevóhasta poco más de la mitad entre los niños de9 y 12 años.Comentando estos hallazgos, OSBORNE(1985) indica que los carteles de las tiendascomo “no se permite la entrada de animales”refuerza la adopción de la noción restringidade animal. Lo mismo sucede con el anuncio de“casa de los animales” de un zoológico y ladistinción entre animales y peces que tiendena formar parte del uso común de las palabras.Estas formas vulgares de uso de las palabrasentran en conflicto con el uso “correcto”,basado en las características compartidas portodos los animales. Y el conflicto puede tenerserias consecuencias para la comprensión delos niños si no están seguros del significado dela palabra en un caso determinado. El profesornada puede hacer para prevenir el usoincorrecto de la palabra en las situacionescorrientes de la vida diaria, pero sí puedeactuar para descubrir el significado otorgado a161

la palabra por los niños. BELL (1981) sugiereque el profesor ayude a los niños a conformarla idea científica de “animal” y, al mismotiempo, les haga ver que es diferente delsignificado que se da a la palabra en la vidadiaria.Procesos vitalesEl SPACE projecto Research Repor (1992)facilita un resumen muy útil de lainvestigación sobre las ideas infantiles en estecampo. En general, muestra que las ideas delos niños se desarrollan para dar sentido a susconocimientos en expansión de las cosas quelos rodean y de sus propios cuerpos. Porejemplo, los niños pequeños toman concienciade sus vísceras, empezando por le corazón,como órganos diferentes, cada uno de loscuáles tiene una función exclusiva. Más tarde,empiezan a percibir los canales que conectanlos órganos, que les permiten trabajar alunísono. En la investigación SPACE, se pidió alos niños que dibujaran un esquema delcuerpo humano que, en su opinión,correspondiera a su propio cuerpo. Sedescubrió que los niños dibujan los órganos opartes que se sienten con mayor facilidad: elcorazón que late, los huesos que se notan y elcerebro, porque, a esta edad, ya se hadesarrollado la capacidad de reflexiónautoconsciente y de conciencia. En general,los órganos que no se sienten, como losriñones, los pulmones o los intestinos, noforman parte de los conocimientos sobre elcuerpo que tienen los niños.(SPACE research report on The Proceses ofLife, 1992).Una investigación posterior del equipo deSPACE sobre las ideas de los niños respecto alas condiciones que necesita una planta paracrecer puso de manifiesto la influencia de suexperiencia cotidiana. Los niños de 6 ó 7 añosseñalaban que la planta necesitaba agua,tierra o sol, pero pocos mencionaban las trescosas. Los niños mayorcitos solían sustituir el“sol” por la luz y el calor, aumentando con laedad el número de requisitos. La mayoríaconsideraba que la función de la tierra en lavida de las plantas consistía simplemente ensostenerlas; muy pocos niños indicaban que latierra les proporcionara “comida” o lassustancias que éstas necesitaran.eran circulares: utilizamos papel para escribirporque es bueno para escribir sobre él. Da lasensación de que no hace falta ningunaexplicación en relación con las propiedades delmaterial, sino que se escogen porque sirvenpara los fines que se pretenden. Más adelante,se dan cuenta de que el uso que se da a losmateriales está directamente relacionado consu experiencia de las propiedades de losdistintos objetos. Por ejemplo, la tiza se usapara escribir en la pizarra porque es blanda yblanca; el cristal se aplica a las ventanasporque se ve a través de él; la madera seemplea en las puertas y en los mueblesporque es dura, rígida, protege de la lluvia yno se rasga ni se dobla (SPACE researchreport on Materials, 1990).Así mismo, en relación con los cambios que seproducen en los materiales, hay una etapa enla que no parece haber necesidad deexplicaciones. Por ejemplo, los niños empleansu experiencia de hallar óxido bajo lasburbujas que forma la pintura en las cancelasmetálicas o en el cuadro de las bicicletas paraconcluir que óxido ya estaba bajo la superficiemetálica, por lo que no hace falta explicar quélo provoca.EnergíaLas investigaciones sobre las ideas de losniños respecto a la luz ponen de manifiestouna notable semejanza en relación con lafunción del ojo en la visión de las cosas. Losniños que han superado la etapa de creer quelos objetos no existen si no los tienen a lavista o si cierran los ojos, describen, sinembargo, el proceso de ver como si sus ojosprodujeran la luz que hace que los objetosaparezcan. La Figura 7 muestra el dibujo deun niño de 10 años acerca de cómo se ve unabotella encima de una mesa al encender laluz.MaterialesAl principio, las ideas de los niños respecto aluso de ciertos materiales para diversos fines162Figura 7

En una clase de 26 niños de edadescomprendidas entre los 8 y los 11 años, 8dibujaron flechas desde el ojo a la botella, 4representaron los rayos de luz con flechas queiban de la botella al ojo y 2 las pintaron enambos sentidos, como en la Figura 8. Losrestantes (12) no representaron ningunaconexión entre el ojo y la botella. Susrespuestas, sin embargo, no dejan lugar adudas de que utilizaron sus propiasexplicaciones de la experiencia, no coincidentecon la proporcionada por la física.Quizá sea comprensible que se considere elojo como un agente activo más que como unreceptor, pues se ajusta a la experienciasubjetiva de “mirar”. Cuando decidimos miraralgo, notamos que nuestros ojos se dirigenhacia el objeto como si fuesen los agentesactivos del proceso y, por tanto, la línea queva del receptor al objeto representa la línea dela mirada. Una variación de esta idea consisteen considerar la presencia de la luz como algoque activa el ojo, como describe la Figura 9.Figura 8. Figura 9.La Figura 10 es característica de lasrespuestas de una clase de niños pequeños(7-9 años). Todos, excepto 4, de los 27 de laclase representaron la luz expandiéndosehacia el ojo y hacia la botella pero sinconexión alguna entre ambos. Lasinterpretaciones de la situación hechas por losniños no tuvieron en cuenta la necesidad deque la luz recaiga sobre el objeto y seareflejada o producida por él, para poder verlo.PIAGET mostró en sus primeros trabajos quelos niños de 9 y 10 años no relacionan elcomienzo de la oscuridad de la noche con lafalta de luz solar, y “explican” la oscuridaddescribiéndola como noche, algo que llegaporque las personas están cansadas ynecesitan dormir (PIAGET, 1929). Así, lacaptación de los niños de la relación existenteentre lo que es visto y la persona que lo vedepende de que relacionen diversas ideasreferidas a las experiencias cotidianas y deque caigan en la cuenta de las pautas quesiguen: que el cielo se oscurece cuando sepone el sol, que cuanto mayor es la cantidadde luz que incide sobre un objeto, más brilla,que si quieres ver algo en una habitaciónoscura enciendes una luz en ella y no en tusojos y así sucesivamente.Figura 10.Estos ejemplos sirven para recordar algunascuestiones señaladas en el capítuloprecedente sobre el papel que desempeñanlas técnicas de procedimiento en la formaciónde las ideas de los niños. Las experienciasnecesarias para captar la relación entre unobjeto y las condiciones en las que es vistopueden basarse en los hechos cotidianos. Eldesarrollo de la idea depende de la forma queempleen los niños para procesar estasexperiencias. Si seleccionan la evidencia atener en cuenta, puede que sus ideas salganreforzadas. Por ejemplo, si consideran sólo loque ocurre cuando miran de un objeto a otroy cuando cierran los ojos, pueden confirmar lanoción de que algo sale de los ojos hacia elobjeto. Pero si se les pone en tela de juicioesa idea y tratan de explicar la incapacidad de163

los ojos para ver en la oscuridad o los cambiosque se aprecian en un mismo objeto cuandoes iluminado con luces de diferentes colores,quizá tengan que emplear ideas alternativaspara ajustarse mejor a esta evidencia.Cuanto más se examina una ideaaparentemente simple, menos sencilla parece.El primer pensamiento puede haber consistidoen la idea de que “ver las cosas implica que laluz llegue desde ella a nuestros ojos”, es muytrivial y puede ser enseñada con una solafrase o, incluso, darse por supuesta. Cuandose piensa más sobre la cuestión se pone demanifiesto que no es así. Cuando tratamos decomprender el origen de las ideas de los niñosencontramos cierta “lógica” en ellas, peroúnicamente si aceptamos la selección de laevidencia que utilizan y, como ellos,ignoramos otras posibles causas y otrosrazonamientos. La apreciación de su “lógica”,no obstante, nos lleva a percatarnos de ladificultad de transformar las ideas de losniños. No se trata sólo de ampliar su ámbitode experiencia; tienen que estar dispuestos ypreparados para prestar atención a laevidencia que no se ajusta a su perspectiva,para reflexionar sobre ella y relacionar unaporción de experiencia con la otra (porejemplo, que el efecto de la luz del sol y el deuna linterna encendida en una habitaciónoscura están relacionados con la posibilidad dever las cosas).Pueden sugerirse gran número de actividadesdistintas relativas a este concepto relacional.Los niños pueden explorar las condiciones enlas que son vistos los objetos, tratar deexplicar lo que sucede en cada caso, intentarpredecir el efecto de los cambios de la luz ensu entorno, de la posición del objeto, de lacolocación de una pantalla en diversasposiciones. Pueden prestar atención a los ojosque ven: cómo se mueven cuando unapersona mira en diferentes direcciones, quéocurre cuando se cubren con materialesdistintos: opacos, traslúcidos o transparentespero coloreados. Cuando comienzan acomprobar que el ojo es un receptor, puederesultar adecuado para ellos conocer suestructura en los seres humanos y en otrosanimales, pero el objetivo será el deconsolidar y refinar la idea de que la vistaimplica que la luz llegue al ojo, sin aprenderlos nombres de las partes que lo componen:cristalino, retina, córnea, etc.Las ideas sobre la función del oído comoreceptor del sonido se forman antes que lasequivalentes en relación con el ojo. Estopuede deberse a que las fuentes de sonidoson más evidentes que la fuente de luz164constituida por objetos que se ven porreflexión y no porque emitan luz. No obstante,los niños tienen diferentes ideas sobre latransmisión del sonido y la intervención de las“vibraciones”. Con frecuencia, las vibracionesse relacionan con el sonido cuando sondirectamente observables, pero no en casocontrario. Por ejemplo, un niño de 7 añosescribió:Tensé una anilla de goma entre mi dedo índicey el pulgar y la pellizqué con la otra mano. Medi cuenta de que no hace mucho ruido, vibra yme hace daño. Pellizqué una anilla de gomaque estaba en una caja. Observé que hace unsonido fuerte y no vibra. Con ella, puedo darun tono.(SPACE research report onnSound, 1990, pág.50).Muchos niños distinguen también entre elsonido y la vibración. Describiendo elfuncionamiento de un “teléfono de hilo” hechocon tarrinas de yogur y cuerdas, un niño de10 años escribió:La voz llega a la cuerda y se transforma envibraciones que la recorren y, al llegar a laotra tarrina de yogur, se transforma de nuevoen voz.(Investigación SPACE no publicada).La investigación sobre las ideas infantilessobre circuitos eléctricos sencillos ha puestode manifiesto la persistencia de larepresentación de una única conexión entre lapila y la bombilla, como muestra la Figura 11(a), hasta el punto de presentarla inclusoniños que saben por experiencia que, en lapráctica, no funciona (SPACE research reporton Electriciy, 1991). La representación de laFigura 11 (b) supone una idea mássofisticada, pero todavía no distingue laexistencia de dos conexiones para cerrar elcircuito en la bombilla; la que aparece en laFigura 11 (c) sí lo hace, pero de un modo queno funciona. El informe del equipo de SPACEseñala un notable incremento de lasrepresentaciones correctas de las conexionesdespués de actividades en las que, primero,se pide a los niños que describan y dibujencómo harían las conexiones, después, quetraten de llevar a la práctica suplan y, cuandoconsigan que funcione, comparen lo que hanhecho en la práctica y lo que dibujaron alprincipio.

Figura 11.Fuerzas y movimientoLa relación entre las fuerzas que actúan sobreun objeto y su movimiento constituye uncampo difícil de las ciencias de primariaporque la idea científica aceptada esdemasiado antiintuitiva. Por ejemplo, laexperiencia cotidiana nos dice que un objetoen movimiento, como un balón que ruede porel suelo, se detiene aparentemente “por símismo”, sin que lo pare ningún agenteexterno. Pero esta idea pasa por alto la fuerzaque ejerce el contacto con el suelo y con elaire. Muchas fuerzas como éstas están“ocultas”, incluyendo la importantísima de lagravedad, por lo que los niños las ignorancuando tratan de explicar por qué se detienenlas cosas que se mueven. Por eso, cuando selanza al aire un balón y asciende, creen quehay una fuerza que lo empuja hacia arribacuando sube, una fuerza de valor 0 cuandollega al punto más alto y una fuerza que loempuja hacia abajo cuando cae.GUSTONE y WATTS (185), en su revisión de lainvestigación sobre las ideas respeto a lafuerza, identificaron algunas “reglasintuitivas”: los niños identifican la fuerza conlos seres vivos: son la consecuencia de algunaintención; los objetos en movimientoconstante necesitan que una fuerza constantelos mantenga en movimiento; sobre losobjetos en reposo no actúa ninguna fuerza;sobre un cuerpo en movimiento actúa unafuerza en la dirección del movimiento. Todasesas ideas tienen una cierta lógica en relacióncon la limitada experiencia cotidiana y muchosalumnos de secundaria y no pocos adultos lasconservan. Su aparente carácter de “sentidocomún” hace difícil su modificación.La flotación es un fenómeno que depende delequilibrio entre las fuerzas que actúan sobreun objeto situado en el agua, pero, a menudo,los niños creen que hay otros factoresimplicados, como la velocidad del movimientodel objeto y la profundidad del agua. Además,el concepto de lo que “flota” es problemático.Una investigación realizada en Nueva Zelanda(BIDDULPH y OSBORNE, 1984), analizó lo quelos niños entienden por flotar utilizandotarjetas con dibujos de diversos objetos en elal gua, algunos flotando y otros no. Lasedades de los niños oscilaban entre los 7 y los14 años y fueron entrevistadosindividualmente más de 100. Los resultadosde las encuestas se contrastaron con unainvestigación que abarcó una cantidad deniños mucho mayor que confirmó losprincipales descubrimientos, poniendo demanifiesto lo que parecía una tendencia deldesarrollo temporal de las ideas de los niños.Al dialogar sobre los dibujos que mostrabanobjetos con una parte fuera del agua y otradentro (una persona que flota con un chalecosalvavidas, por ejemplo), la decisión de losniños acerca de si flotaba o no estaba influidapor la magnitud de la porción del objeto quesobresalía del agua y por la que quedabadentro de ella. Si aparecía por encima de lasuperficie una proporción considerable delobjeto se llegaba a un acuerdo generalizadode que flotaba, pero si sólo sobresalía unapequeña parte (como en el caso de la botellaque flotaba con sólo el cuello fuera del agua),muchos niños (42% de la investigación)dijeron que en parte flotaba y en parte sehundía. Un niño de 9 años dijo en laentrevista que “flota y no flota. La parte dearriba flota y la de abajo no”.El movimiento inferido de un objeto tambiénafectaba al juicio sobre su flotación. La mitadde los alumnos pensaban que el yate de laFigura 12 (a) no flotaba y varios de los niñosmás pequeños afirmaron que la lancha decarreras de la Figura 12 (b) no flotaba porquese movía. Un niño de 8 años dijo: “va deprisa, y flotar es quedarse quieto y flotaralrededor”. Cuando los objetos estabantotalmente sumergidos (como una personabuceando) poco menos de la mitad dijeronque no flotaban.También se preguntó a los niños sobrediversas variables que posiblemente afectasena la flotación, como el tamaño del objeto o laprofundidad del agua. Los resultadosmuestran una tendencia definida relacionadacon la edad. Sólo el 10% de los niños de 8años pensaban que una vela entera flotaríaigual que un trocito de vela. La proporciónsubía al 30% entre los niños de 10 años y el65% entre los de 12 años. Sin embargo, aúna los 12 años, la cuarta parte de los niñospensaba que la vela entera flotaría menos que165

el trozo pequeño. Para investigar el efecto delcambio de la profundidad del agua se mostróa los niños el dibujo de la Figura 13,pidiéndoles que comparasen el nivel deflotación de la motora en aguas someras yprofundas, pero sólo la quinta parte de los de10 y 12 años dieron esta misma respuesta.Alrededor de los dos tercios de los niños de 10y 12 años dijeron que el nivel de flotación nose vería afectado por la profundidad, pero sóloel 40% de los de 8 años respondieron de igualmanera.Entre los objetos del cielo están las nubes,importantes en la evolución de las ideas de losniños sobre el tiempo meteorológico. Si no setienen en cuenta las ideas de los niños sobrela evaporación y las nubes, los intentos deayudarles a comprende el ciclo del aguapueden provocar confusión. Los niñospequeños no ven la necesidad de explicar porqué cae agua cuando llueve –“porque si”(SPACE research report on Condensation andEvaporation). Más tarde, algunos se dancuenta del efecto del Sol, pero le confieren unpapel muy activo, como en la Figura 14.Figura 12. Flotar: a, yate en dificultades; b,lancha rápida, a toda velocidad (en BIDDULPHy OSBORNE, 1984)Figura 13. Motora que flota en el lago (enBIDDULPH y OSBORNE, 1984).Los resultados de esta investigación pudieronser rápidamente comprobados por losprofesores, comentando de modo informalejemplos de flotación con sus propiosalumnos. Quienes lo hicieron, quedaronsorprendidos por la semejanza de susresultados con los obtenidos por losinvestigadores neozelandeses. Comprobaron,así mismo, lo fácil que es no percatarse de lasdiferentes interpretaciones infantiles de lo quesignifica flotar.La Tierra y su lugar en el universoLas ideas primitivas de los niños sobre elmovimiento del Sol y la Luna se derivan desus percepciones de los rápidos movimientosde las posiciones de estos cuerpos provocadaspor el propio movimiento del niño de un lugara otro. Si se mantienen a la sombra de unárbol, el Sol parece quedar detrás del árbol; sisalen de la sombra, parece que el Sol ya noestá detrás del árbol; el hecho de que vean elSol en todo momento les da la idea de que lessigue. Los niños mayorcitos distinguen estemovimiento rápido e irregular aparente de laspautas regulares del movimiento día a día,aunque las interpreten inevitablemente comoun movimiento del Sol alrededor de la Tierra.166Algunos, incluso, ¡lo representan como unaespecie de pajilla que va del Sol al agua! Paraalgunos niños, las nubes desempeñan esteactivo papel, permanentemente dispuestas arecibir el agua evaporada:Cuando se evapora, va a una nube; después,la nube se va a algún sitio y, más tarde, secae como lluvia. Está así hasta que se vacía yla nueve se va a otro sitio con agua y hace lomismo. La nube es como un imán, de maneraque el agua atraviesa unas grietas y sube; esoes lo que yo creo.(SPACE research report on Condensa andEvaporation, 1990, pág. 30)Características generales de las ideasinfantilesEstos ejemplos no suponen una revisiónformal de la investigación, pero reflejan ideashalladas por distintos investigadores que hantrabajado en contextos diferentes. Estassemejanzas indican que las ideas sonproductos del razonamiento y no de la

imaginación de los niños. Este punto de vistase apoya en el estudio de las ideas y en laapreciación de que, una vez que los niños venla necesidad de explicar las cosas, basan susideas en sus experiencias con ellas. Noobstante, en sus ideas, aparecen diversasincongruencias que se desprenden de una omás de las circunstancias siguientes:• Sus experiencias son, necesariamente,limitadas y, en consecuencia, las pruebas deque disponen son parciales: es fácil que creanque el óxido está en los metales si sólo leprestan atención cuando aparece debajo de lapintura o estropea los cromados;• Los niños prestan más atención a lo queperciben con sus sentidos que a la lógicaque pueda indicarles una interpretacióndiferente: si parece que el Sol se mueve asu alrededor y los sigue, piensan que asísucede;• Sobre todo los niños pequeños se centranen una característica como causa de unefecto concreto, sin reparar en laposibilidad de que intervengan variosfactores, como ocurre en relación con lascondiciones necesarias para que los seresvivos crezcan de manera saludable;• Es fácil que el razonamiento que utilicenno resista la comparación con elrazonamiento científico: si utilizaran susideas con auténticos fines de predicción,tendrían que rechazarlas, pero, enrealidad, “predicen” lo que saben que seajusta a su idea;• Utilizan ciertas palabras sin comprender susignificado: hemos visto que así ocurrecon “flotación”, “vibración” y“evaporación”, pero podríamos aducirmuchos más casos;• Pueden aferrarse a sus ideas previasaunque tengan pruebas en contra porqueno sean capaces de hacerse con una visiónalternativa que tenga sentido para ellos;en tales casos, adaptan su idea para quese ajuste a las pruebas, en vez deabandonarla, como en el caso de la ideade que “la luz enciende el ojo”.Consecuencias para la enseñanzaLa evidencia de que los niños llegan por sucuenta a estas ideas y de que tienen sentidopara ellos, dentro de los confines de su cortaexperiencia y de sus limitadas formas derazonamiento, significa que, en la enseñanza,no se puede prescindir de tales ideas. De locontrario, según indican las investigaciones,es probable que los alumnos aprendan dememoria las ideas “correctas”, con el fin desatisfacer las exigencias de la escuela yaprobar los exámenes, sin influir en absolutoen las ideas previas (OSBORNE y FREYBERG,1985). Por tanto la principal consecuenciapara la enseñanza consiste en que han detomarse como punto de partida esas ideasque a los alumnos les parecen racionales. Elcometido del profesor cuando se plantea laintroducción de un tema, teniendo presente laevolución de algunas ideas importantes, es,ante todo, descubrir las ideas previas de losalumnos sobre el tema. Esto puede hacerloincluyendo algunas actividades específicas enla “puesta en escena” o introduciendo ciertasactividades que pudieran formar parte delpunto de partida normal de un tema, aunquediseñadas de manera que pongan demanifiesto las ideas de los alumnos. En otrocapítulo (Capítulo IX) proponemos algunastécnicas concretas, pero ya hemos dado aquíciertas indicaciones al respecto en losejemplos anteriores de este capítulo; porejemplo, pedir a los alumnos que dibujen loque les parezca la causa de que suceda algo,que escriban sobre ello o, más a menudo, quehablen del tema en pequeños gruposestructurados o en una sesión de diálogo detoda clase.Manifestadas las ideas, el siguiente pasoconsiste en descubrir un modo adecuado pararesponder a ellas. No hay ningún método parahacerlo, pero sí disponemos de un conjunto deestrategias de entre las que seleccionar lamás conveniente para una situación concreta.La elección dependerá del diagnóstico acercade lo que más influya en el pensamiento delos niños. Por ejemplo:• Si es posible combatir una idea poniendo aprueba una predicción fundada en ella, sepuede ayudar a los alumnos a formularesa predicción y a planear una prueba“adecuada” de la misma. Es fácil que estosuponga ayudar a los alumnos a queutilicen correctamente las destrezas deprocedimiento, pues es probable que, laaplicación previa de unas destrezas deprocedimiento rigurosas que llevara a losalumnos a hacerse una idea, fuera unfracaso;• Si una idea se deriva de un reducidoconjunto de pruebas (como en el caso delóxido dentro del metal), la estrategiaconsistiría en facilitar más pruebas;• Si la utilización de las palabras essospechosa, convendrá pedir a los167

168alumnos que pongan ejemplos ycontrajemplos del significado que dan alvocablo en cuestión.Estas estrategias, que exponemos con detalleen el Capítulo VII, no se excluyenmutuamente. Es probable que la primera –ayudar a los alumnos a poner a prueba susideas- sea la más potente y, por tanto, la másutilizada, pero hay ocasiones en donde ladiscusión sobre las palabras y la ampliación dela experiencia (buscando más pruebas)tengan su sitio.Al planear cómo ayudar a los alumnos adesarrollar sus ideas, conviene tener presenteque:• Lo más probable es que su experienciadirecta, a través de sus sentidos, les hayallevado a la interpretación que hacen, porlo que éste es también el mejor mediopara que se convenzan de la necesidad demodificar o revisar sus ideas. Por tanto,aunque puedan introducirse ideasalternativas procedentes de libros u otrasfuentes secundarias, debe procurarse,siempre que se pueda, la experiencia deprimera mano;• Las ideas de los niños más pequeñospueden parecer más “correctas” que las delos mayorcitos. Esto no se debe a unamarcha atrás, sino a la consecuencia de laconfusión suscitada por la mayorcomplejidad de la experiencia a medidaque crecen. Por ejemplo, es fácil que unniño pequeño llame “animales” a todos losanimales que conozca, pero, másadelante, cuando aprenda las palabras“insecto”, “mamífero”, etcétera, surgirá laconfusión con respecto a lo que sea unanimal;• Los niños puede que tengan una idea“locamente correcta” sobre un fenómenoen un contexto, pero no se den cuenta deque la misma explicación sirve en uncontexto diferente. Por ejemplo, laevaporación del agua de la ropa tendidapuede explicarse en términos de que elagua “va al aire”, mientras que ladesaparición del agua de los charcos seatribuya únicamente a la absorción delsuelo.Todos estos aspectos subrayan el mensaje deque el impulso de las ideas principalesseñaladas en la Figura 5 requiere, en relacióncon cada una de ellas, una amplia lista deexperiencias. Probablemente, sea mejor noafrontarlas todas a la vez, sino agruparlas enconjuntos de dos o tres y ocuparse de ellos enel transcurso de uno o dos años o, quizá,incluirlos en otros temas, porque es obvio quelos tipos de actividades que hemos presentadoabarcan otras muchas ideas. A menudo, espreferible la revisión y desarrollo progresivode las ideas a dedicarles un único períodoprolongado de tiempo. Las interconexionesentre unas ideas y otras significan que esmejor dar pequeños pasos en relación convarias, volviendo sobre cada una más tarde,que tratar de avanzar mucho en una, aisladade las demás. Es algo así como tratar deelevar una plataforma pesada con variosgatos: hay que elevarlos todos a la vez, pocoa poco, para mantener la estabilidad. Estaanalogía es muy adecuada, porque nosrecuerda que no debemos forzar demasiado laevolución de las ideas y destrezas de losniños. Es un proceso lento y convienemantener un equilibrio razonable entre lasideas del niño y su experiencia, porque lehace confiar en que puede dar sentido almundo que lo rodea y le motiva para hacerlo.Más adelante, a medida que amplíe suexperiencia, como debe ocurrir, tratará derelacionar sus ideas con nuevos problema y demodificarlas cuando sea preciso.Surge la cuestión de la importancia del modode pensar y razonar los alumnos sobre susexperiencias. Los niños no adquieren ideascientíficas sino en la medida en quedesarrollen destrezas científicas deprocedimiento.