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INTRODUCCIÓN
Cada ser vivo desarrolla día con día, segundo a segundo, de manera permanente y sin proponérselo
diversas funciones complejas, organizadas con tan estricta precisión que conforman el sustento
maravilloso de la vida. La nutrición, la respiración y la circulación son algunos de estos procesos
vitales comunes en todos los seres vivos, aunque con características particulares que los diferencian
entre sí.
Los seres humanos no son una excepción y, como los demás seres vivos que habitan el planeta
Tierra, también desarrollan funciones fundamentales que están, casi por completo, exentas de la
voluntad personal, las cuales están coordinadas, a nivel organísmico, por el sistema nervioso y, a
nivel bioquímico, por los genes.
En este curso se inicia el conocimiento y la comprensión de la estructura y función de los seres vivos
a partir de lo más próximo, que es el cuerpo humano, con la finalidad de proporcionar modelos y
analogías cercanos para entender las estructuras y funciones menos conocidas de animales
invertebrados, plantas, hongos, protozoarios y bacterias.
Este acercamiento pretende que los futuros docentes que estudian la especialidad en biología
adquieran conceptos básicos de la disciplina, al tiempo que adquieren herramientas didácticas y
pedagógicas que les permitirán favorecer el cambio conceptual y el desarrollo de habilidades y
competencias básicas en los alumnos de educación secundaria.
En la enseñanza de las ciencias en la escuela secundaria, el cambio conceptual se promueve
mediante la investigación de los conocimientos previos que los adolescentes tienen acerca de los
procesos vitales del cuerpo humano y de los demás seres vivos, de modo que se genere en ellos un
conflicto cognitivo que les facilite la construcción de sus nuevos conocimientos.
El desarrollo de habilidades básicas en los alumnos de secundaria se fomenta mediante estrategias
didácticas que incluyen la resolución de problemas, la investigación, la comunicación y la búsqueda,
organización e interpretación de información; las cuales les permitirán obtener conclusiones, hacer
inferencias a partir de la evidencia e información investigadas, evaluar de manera crítica y
fundamentada sus explicaciones, y tomar decisiones responsables e informadas.
RELACIÓN CON OTRAS ASIGNATURAS
Este 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 del
crecimiento y la sexualidad de los adolescentes. Cabe recordar que estos procesos son
trascendentales 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 para
comprender 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 como
trascendencia de poseer un código genético sencillo y universal.
Otras dos asignaturas que se relacionan son Desarrollo de los Adolescentes III y Observación y
Práctica Docente I. En la primera, se abordan los temas de identidad y relaciones sociales, que
complementan el estudio de las estructuras y funciones del cuerpo humano, para ofrecer una visión
integral del adolescente de la escuela secundaria. La segunda, fortalece el aprendizaje de los
estudiantes normalistas en relación con las funciones vitales, al tiempo que enriquece su experiencia
personal y mejora su labor docente al practicar ante un grupo de alumnos alguna de las actividades
propuestas con esa finalidad.
En las asignaturas denominadas Biología I, II y III de los siguientes semestres se retoman las
características 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 la
educación para la mejora del ambiente y de la salud, que se trabajan de manera introductoria en
Procesos Vitales.
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En la asignatura Procesos Cognitivos y Cambio Conceptual en Ciencias se enriquece el análisis de
estrategias para identificar y aprovechar las ideas previas del estudiantado encaminadas a generar
el cambio conceptual.
Por último, en el curso Variación y Herencia se conocerán algunos mecanismos fundamentales para
el proceso evolutivo, cuyo resultado son las estructuras y funciones del cuerpo humano y de los
demás seres vivos. Mientras, el curso de Organización Celular y Molecular de la Vida ahondará en el
estudio de funciones vitales a nivel celular y bioquímico, como son la mitosis, la meiosis, la
respiración y la fotosíntesis.
ORIENTACIONES DIDÁCTICAS GENERALES
Para el tratamiento detallado de cada bloque, se presentan numerosas sugerencias de actividades
didácticas concretas. A continuación se enuncian algunas recomendaciones que pueden orientar el
desarrollo del curso.
1. Lograr que el conocimiento de los fines y el contenido de este programa sea compartido por
docentes y estudiantes. Será provechoso que al iniciarse el curso, el docente y el grupo analicen
conjuntamente el programa, para dejar claros sus propósitos formativos, la secuencia de sus
componentes y el tipo de trabajo que se espera de cada quien. Durante el curso, cuando sea
necesario, deberá regresarse a la lectura del programa para precisar por qué y para qué trabajar
determinados contenidos y actividades.
2. Aprovechar los conocimientos y experiencias previas del alumnado a fin de incorporarlos al
proceso de planeación de la enseñanza y evaluación de los logros del aprendizaje.
3. Fomentar la convicción de la existencia de múltiples manifestaciones naturales que ofrecen
diversas oportunidades para el aprendizaje, para lo cual es necesario que los propios normalistas
recuperen y ejerciten sus habilidades de observación y exploración, tanto en su propio cuerpo
como en su entorno inmediato. También es importante que reconozcan los recursos y materiales
de 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 se
presentan, con las actividades que se realicen en clase y con las actividades de observación y
práctica que realizan los estudiantes en las escuelas secundarias. Debe evitarse el riesgo común
de que el material de lectura sea visto como algo separado del trabajo aplicado, que se lee por
obligación y está sujeto a formas poco eficaces de control, y asumir, en cambio, que la mejor
forma de demostrar una buena lectura es incorporar su contenido al análisis, la discusión y la
actividad práctica.
En caso de que los alumnos presenten dificultades de comprensión en ciertos temas, ya sea por
olvido o porque hubo deficiencias en su formación previa, lo más práctico es que el estudiante se
remita a la bibliografía adicional que podrá consultar en la biblioteca, de manera que sólo se
atiendan en clase los casos de problemas comunes en cuestiones centrales. Si se advierte que
varios alumnos muestran dificultades en el manejo de la bibliografía, se puede promover la
formación de círculos de estudio que funcionen temporal o continuamente, solicitando la
colaboración de los alumnos más adelantados.
5. Incluir, en el programa de trabajo del grupo, actividades en las cuales los estudiantes lleven a la
práctica las observaciones y la indagación propuesta para los alumnos de la escuela secundaria
en 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, revisar
con detenimiento los materiales didácticos para su aprovechamiento eficaz y poder anticipar
algunos retos y dificultades pedagógicas que enfrentarán en su vida profesional.
6. Promover sistemáticamente la observación y el acercamiento de los estudiantes normalistas con
los adolescentes de la escuela secundaria, a propósito del conocimiento de la naturaleza y el
aprendizaje de la biología. Una oportunidad de hacerlo sistemáticamente la ofrece la asignatura
Observación y Práctica Docente I; sin embargo, se deberá alentar a los estudiantes a buscar y
aprovechar todas las ocasiones informales para hacerlo, sea con grupos escolares a los que
tengan acceso o con adolescen tes de su entorno familiar y de residencia. La familiarización con
las formas de percepción y reflexión de los adolescentes, de sus reacciones ante estímulos
cognitivos que poseen un propósito claro, permitirá a los estudiantes desarrollar su sensibilidad
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y su capacidad de empatía hacia la perspectiva desde la cual los adolescentes miran y tratan de
dar sentido al mundo que les rodea.
7. Realizar actividades complementarias de estudio para fortalecer la formación disciplinaria básica
de la biología. Es recomendable aprovechar las audiocintas, el material videograbado y los
programas de informática educativa disponibles en la biblioteca de la escuela normal y en los
Centros de Maestros. También es recomendable identificar las posibilidades de extensión
académica 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 en
equipo. Es claro que numerosas actividades de aprendizaje deben realizarse individualmente, en
tanto que otras se benefician con el esfuerzo de un grupo de trabajo. En este último caso, deben
observarse ciertas normas mínimas que aseguren la eficacia de esta modalidad de organización
didáctica: la planeación clara del trabajo, la distribución equitativa de las tareas y el carácter
realmente colectivo del análisis, la discusión, la elaboración del resultado final del trabajo y la
evaluación. Estas normas son útiles porque evitarán una frecuente deformación del trabajo de
equipo, que fracciona temas de aprendizaje, no permite a los estudiantes visualizar los
contenidos en su conjunto y oculta desequilibrios injustos en el esfuerzo realizado por cada
alumno. Se sugiere establecer como criterio que los equipos se integren con cinco alumnos como
máximo.
9. Propiciar la redacción de notas de lectura, registros de observación, así como el diseño y
elaboración de actividades y materiales didácticos para el desarrollo de los temas que integran
los programas de biología en la escuela secundaria. En este sentido es conveniente que cada
estudiante 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 siguientes
semestres, en su futuro trabajo profesional y, eventualmente, como elemento para la
evaluación.
10. Fomentar la planeación, el análisis de los resultados y la evaluación de las jornadas de
observación y práctica, con base en las actividades que se presentan al final del bloque III.
SUGERENCIAS PARA LA EVALUACIÓN
Los criterios y procedimientos que se definan para evaluar habilidades, valores, actitudes y
conocimientos adquiridos por los estudiantes durante el estudio de los temas del curso, deben ser
congruentes con los propósitos y las orientaciones didácticas señaladas.
Es necesario tener en cuenta que la evaluación, entendida como proceso permanente, no sólo
permite identificar los avances y las dificultades en el aprendizaje de los estudiantes, sino también
aporta información que el maestro puede aprovechar para tomar decisiones que contribuyan a
mejorar 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 se
aplicarán para evaluar. De esta manera tendrán los elementos básicos para reconocer aquellos
campos específicos en los que requieren fortalecer su formación profesional.
Las características de este curso y el tipo de actividades a realizar requieren de prácticas de
evaluación diversas que evidencien los conocimientos que se adquieren, de las actitudes, las
habilidades y los valores que los alumnos manifiestan ante el trabajo individual y colectivo, hacia los
adolescentes y hacia la naturaleza.
Para evaluar, deben observarse y registrarse sistemáticamente las actitudes, las habilidades y los
valores que manifieste cada alumno durante el curso, para hacer comparaciones e identificar sus
avances. También debe aprovecharse su participación en la clase, los textos escritos y las
indagaciones que realicen. En este caso, la evaluación no requiere de acciones ni productos distintos
de los generados en los procesos mismos de enseñar y aprender. Cuando se considere necesario
que los alumnos muestren sus niveles de logro por medio de un desempeño destinado
específicamente a la evaluación, los instrumentos seleccionados deben: plantear retos para que los
estudiantes apliquen su capacidad de análisis, interpretación, juicio crítico, comprensión, relación,
3
síntesis, argumentación y toma de decisiones; y proporcionar información sobre rasgos como los
que 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 escuela
secundaria, a partir del análisis de los contenidos propuestos en los programas de estudio de
este nivel.
•
La habilidad para vincular las elaboraciones teóricas con el análisis de las situaciones educativas
relacionadas 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 otros
recursos educativos y del medio, estrategias didácticas que estimulen en los adolescentes las
habilidades 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 libros
para el maestro de Biología, Física y Química. Una combinación de éstas podrá ayudar a utilizar los
instrumentos adecuados para cada situación que se necesite evaluar.
PROPÓSITOS GENERALES
El curso Procesos Vitales: Estructura y Funciones de los Seres Vivos tiene como propósitos generales
que los estudiantes normalistas:
1. Comprendan el funcionamiento integral del cuerpo humano, en especial de las funciones vitales
de 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 para
mejorar el aprendizaje de los procesos vitales.
BLOQUE I
¿CÓMO FUNCIONA EL CUERPO HUMANO?
PROPÓSITOS
El bloque I tiene como propósito que los estudiantes normalistas comprendan los procesos vitales y
el funcionamiento integral del cuerpo humano.
Este bloque se inicia con actividades para indagar los conocimientos previos del estudiantado con
respecto a las funciones vitales de su cuerpo, con la intención de tomarlos como base para el
fortalecimiento o el cambio conceptual. También se estudia la importancia de los órganos de los
sentidos y la percepción como el proceso más evidente del cuerpo humano para relacionase con el
medio. Además, se plantean actividades para comprender la importancia de los procesos vitales en
la 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, el
respeto, la cooperación, la conciliación de ideas y la identificación de algunas implicaciones éticas y
valorales 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 el
cuerpo humano, resultado de al menos 15 mil millones de años de evolución química y biológica, así
como de la existencia de millones de especies de seres vivos igualmente admirables.
TEMA
1. Funcionamiento integral del cuerpo humano.
4
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
•
Cliburn, Joseph W. (1987), “Ayudando a los estudiantes a comprender las interacciones
fisiológicas. 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 experiencias
didácticas, vol. 14, núm. 1, marzo, Barcelona, Universidad Autónoma de Barcelona/Universidad
de 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 de
educación secundaria, México.
ACTIVIDADES SUGERIDAS
1. 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? y
elaborar un cuadro sinóptico que contenga las funciones vitales identificadas, los aparatos o
sistemas 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, una
probabilidad 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 seguido
por 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 más
importante? ¿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 los
ojos cerrados: caminar o guiarse por sonidos o identificar alimentos por su olor y sabor o
tratar de identificar letras (de moldes de madera o metal) con la piel de la cara, los brazos y
la lengua.
•
Reflexionar acerca de la siguiente pregunta: ¿qué relación hay entre la función de nuestros
sentidos y la supervivencia?
•
Observar el video "La percepción de los sentidos" (fragmento de 22:45 a 35:23, inicia con la
frase: "Viajes frecuentes al campo [...]" y termina con: "[...] usa sus depósitos de memoria
para 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 cuerpo
humano?
3. Organizar una discusión con base en las preguntas: ¿cuáles funciones de mi cuerpo me permiten
sobrevivir? ¿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 una
cuartilla justificar la importancia de estudiarlas.
•
Leer "Soy el intestino de Juan", "Soy el pulmón de Juan" y "Soy el torrente sanguíneo de
Juan", de J. D. Ratcliff.
•
Identificar las medidas preventivas para el cuidado de cada órgano que se proponen en las
lecturas 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 su
escuela. Comentar las diferentes propuestas de campaña en grupo, elegir una, enriquecerla
y 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 la
lectura y resolverlas en grupo.
•
Realizar la revisión, la corrección y el enriquecimiento de la respuesta con respecto a la
importancia 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 cuáles
otros 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 15
mil millones de años de evolución química y 3 600 de evolución biológica, de lo complejo
pero a la vez preciso, eficiente y extraordinario que es, y de que existen miles de especies de
seres vivos igualmente admirables.
•
Hacer una encuesta para evaluar el efecto de la "Campaña de promoción de la salud" (si se
llevó a la práctica). Revisarla y enriquecerla tomando en cuenta los contenidos que se han
estudiado en esta asignatura.
•
Elaborar conclusiones en plenaria orientadas a identificar si se cumplieron o resolvieron los
intereses, necesidades y dudas del estudiantado con respecto al funcionamiento del cuerpo
humano. Explicar por qué y, en caso de ser negativa la respuesta, proponer opciones para
lograrlo.
BLOQUE II
¿POR QUÉ EL SER HUMANO SE PARECE A LOS DEMÁS SERES VIVOS?
PROPÓSITOS
En el bloque II se pretende que los futuros docentes comprendan cómo se llevan a cabo las
funciones de nutrición, respiración y circulación en el cuerpo humano y en otros seres vivos, así
como reconozcan los procesos vitales comunes y su paralelismo evolutivo.
Como en la actividad inicial, los estudiantes expresan sus conocimientos previos acerca de los
procesos vitales y a partir de la información proporcionada, se identifican los contenidos que
necesitan fortalecer. Mediante las actividades propuestas se promueve el ejercicio físico y la
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comprensión de su importancia para preservar la salud biológica, psicológica y social de cada
persona. Los estudiantes revisan textos de biología para la educación secundaria autorizados por la
SEP, para identificar cómo abordan estos libros los contenidos actitudinales, procedimentales y
disciplinarios de los procesos vitales y retomar las ideas que consideren útiles para su futura
práctica docente.
La primera parte del bloque está organizada de tal modo que los estudiantes conozcan las
principales funciones vitales, las interrelaciones que se establecen entre éstas y los aparatos o
sistemas que las desarrollan, y el funcionamiento integral del cuerpo humano.
Resulta indispensable aclarar que en este bloque se analizan las funciones vitales principalmente
desde el punto de vista organísmico y se inicia el estudio del proceso de respiración celular, cuestión
que se abordará después con mayor detalle junto con varias funciones desarrolladas a nivel celular y
bioquímico en otras asignaturas de la especialidad.
En la segunda parte del bloque II se plantean actividades para que los futuros profesores
profundicen en el estudio de las funciones vitales realizadas por otros seres vivos, se propicia la
comparación y relación con las funciones y estructuras del cuerpo humano con la finalidad de
identificar 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 establecer
características y capacidades mutuas y fortalecer la toma de conciencia de que el ser humano es
una especie más entre los millones existentes actualmente y que puede mejorar su relación con el
ambiente y los demás organismos que habitan la Tierra.
TEMAS
1. 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 y
diferencias con las funciones del cuerpo humano. Características y capacidades compartidas por
todos los seres vivos.
BIBLIOGRAFÍA BÁSICA
•
García, A. M. (1991), "Estudio llevado a cabo sobre representaciones de la respiración celular en
los alumnos de bachillerato y COU", en Enseñanza de las ciencias. Revista de Investigación y
experiencias didácticas, vol. 9, núm. 2, Barcelona, Universidad Autónoma de Barcelona, pp. 129134.
•
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 de
las especies", en La más bella historia del mundo, México, SEP (Biblioteca para la actualización
del 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: respiración
celular", "Procesamiento de alimentos: la digestión" y "Transporte interno: el sistema
circulatorio", 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", en
Biología, 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 la
Videoteca escolar de educación secundaria, México.
7
Actividades sugeridas
Tema 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 o
mapa conceptual donde se describan las interrelaciones de los procesos vitales de nutrición,
respiración y circulación.
•
Presentar al grupo los esquemas o mapas conceptuales y compararlos para enriquecer la
propuesta de cada equipo.
2. Leer los temas "Intercambio gaseoso" y "Transporte interno", de Claude A. Villee y analizar el
video "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 de
alcohol.
3. Desarrollar las siguientes actividades, de ser posible en grupo o bien de manera individual, para
promover la salud.
•
Seguir una rutina de ejercicios de flexibilidad que permita percibir todos los músculos del
cuerpo, 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 las
emociones 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 de
alimentos: 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 siguientes
interrogantes:
— ¿Con cuáles sistemas o aparatos se relaciona el aparato digestivo? ¿Cómo se da esa
interrelación?
— ¿Cuál es la importancia del adecuado funcionamiento del sistema respiratorio, del
aparato 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 de
educación secundaria autorizados por la SEP. Revisar cómo se abordan los contenidos
actitudinales, procedimentales y disciplinarios a fin de identificar posibles errores, dificultades y
omisiones.
6. Responder a las preguntas del artículo: "Estudio llevado a cabo sobre representaciones de la
respiración celular en los alumnos de bachillerato y COU", de A. M. García.
8
•
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 los
estudiantes en la actividad 1, para describir el funcionamiento conjunto de la nutrición, la
respiración y la circulación. Identificar los errores y corregirlos.
•
Elaborar un mapa conceptual que represente las principales interrelaciones entre los
procesos vitales de nutrición, respiración y circulación. Compararlo con los mapas elaborados
en la actividad 1.
Tema 2. Las funciones vitales de nutrición, respiración y circulación en los seres vivos. Semejanzas
y diferencias con las funciones del cuerpo humano. Características y capacidades compartidas por
todos 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 diferencias
y 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? ¿Por
qué?
— ¿Cómo se relacionan las funciones y los aparatos o sistemas que las realizan con el
proceso evolutivo?
— ¿Qué se quiere dar a entender con la frase: "Nuestro cuerpo relata la historia de nuestros
orígenes"?
— ¿Cuáles funciones vitales de las que se mencionan en la lectura llevamos a cabo también
los seres humanos?
•
Ordenar cronológicamente los siguientes acontecimientos: Aparición de: los anfibios, los
seres humanos, los primeros invertebrados, los primates, las primeras células, los peces, los
mamíferos. Formación de la galaxia, formación del universo, formación de la Tierra, el Big
Bang.
4. Analizar las lecturas "Las propiedades de la vida", de Joël de Rosnay, y "Las características que
distinguen la vida", de Ernst Mayr.
•
Comparar la información de los textos e identificar las funciones o características
compartidas por los seres vivos.
•
Reflexionar y comentar sobre los "fenómenos específicos" de los seres vivos que describe
Mayr.
•
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 seres
vivos y la definición de ser vivo elaborada en la actividad 2.
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BLOQUE III
LOS PROCESOS VITALES Y SU TRABAJO EN EL AULA
PROPÓSITOS
Con el desarrollo de las actividades del bloque III se pretende destacar la importancia de las ideas
previas del alumnado, sus implicaciones en la enseñanza y el aprendizaje, así como los retos que
enfrenta 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 la
reestructuración de ideas relacionadas con el proceso vital de la nutrición, se promueve la aplicación
de las recomendaciones didácticas para desarrollar el tema de "La respiración". La realización de
esta actividad pretende que los estudiantes normalistas consoliden sus conocimientos sobre el tema,
comprendan cómo promover el cambio conceptual en los alumnos y elaboren recursos didácticos
adecuados 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 métodos
de enseñanza y promover aprendizajes duraderos, mediante el aprovechamiento de varios recursos
didácticos para el desarrollo eficiente de la futura labor docente.
TEMA
1. Ideas de los alumnos. Ideas erróneas en biología. Recomendaciones didácticas para el cambio
conceptual.
Bibliografía básica
•
Banet, E. y F. Núñez (1996), "Actividades en el aula para la reestructuración de ideas: un
ejemplo 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 sentido
a 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: ideas
erróneas en las ciencias", en La mente no escolarizada. Cómo piensan los niños y cómo deberían
enseñar 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 cerebro
ACTIVIDADES SUGERIDAS
Tema 1. Las ideas de los alumnos. Ideas erróneas en biología. Recomendaciones didácticas para el
cambio conceptual.
1. Expresar en un texto breve la importancia de aprovechar las ideas de los alumnos.
•
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 "Las
dificultades planteadas por la escuela: ideas erróneas en las ciencias", de H. Gardner.
10
•
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 del
grupo.
•
Contrastar las respuestas inicial y final en relación con la importancia de las ideas del
alumnado.
3. Leer "Los seres vivos" y "Nutrición", de Driver et al.
•
Elaborar, de manera individual, una tabla que contenga las principales ideas erróneas en los
adolescentes 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 la
nutrición", 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 las
recomendaciones 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 del
grupo.
ACTIVIDADES PARA EL CIERRE DEL BLOQUE
Estas 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 seres
vivos", "Respiración", "Circulación", "Nutrición" y "Percepción" a fin de preparar una clase para
alumnos de la escuela secundaria. Tomar en cuenta los siguientes aspectos:
•
Los propósitos, bajo la perspectiva del enfoque y los propósitos generales de los programas
de 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 y
valores 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 aspectos
científicos.
•
Expresiones escritas. Pedir al alumnado que redacte cinco expresiones que incluyan la frase
"características de los seres vivos".
11
•
Carteles. Los alumnos preparan carteles que responden a la pregunta: ¿cómo puedo saber
que un ser está vivo?
•
Tarjetas para clasificar. Proporcionar a los alumnos tarjetas con ejemplos de procesos
vitales, pedirles que las clasifiquen en tres grupos: respiración, nutrición y circulación.
•
Experimentos mentales. Plantear problemas del tipo: ¿respirar es inhalar? ¿Por qué? ¿Para
qué comemos? ¿Qué consecuencias puede traer una mala alimentación? ¿Qué partes del
cuerpo necesitan de alimento? Solicitar la discusión de las respuestas en grupos pequeños y
la preparación de un informe para el grupo.
•
Diseñar y hacer. Solicitar a los alumnos que elaboren modelos que representen algún
proceso 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 que
se mueven (río, fuego, coche y robot) y preguntar al alumnado ¿cuáles son seres vivos? ¿Por
qué?
•
Predecir y explicar. Formular preguntas del tipo: ¿es nutritivo lo que como? ¿Respiran las
plantas? Pedir que el alumnado elabore sus predicciones y que las pongan a prueba.
•
Experimentos prácticos. Realizar observaciones con lupa y microscopio en las que se
aprecien los procesos vitales que realizan plantas y animales. Por ejemplo la observación
microscópica de una pulga de agua que se alimenta de partículas teñidas con un colorante
natural o las estructuras respiratorias en un hoja delgada de alguna planta. (Ejemplos
basados 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 para
explorar 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 los
Centros de Maestros. A continuación se incluyen algunos ejemplos de la utilidad de estos
materiales.
a) Exploración de conocimientos previos. Explorar los conocimientos previos mediante una
lluvia de ideas a partir de preguntas que se acerquen a los intereses de los alumnos y
tomarlas de punto de partida para el aprendizaje. Por ejemplo, se puede preguntar: ¿qué
son las emociones? ¿Cómo se generan y manifiestan en el cuerpo? ¿Cuáles órganos de los
sentidos entran en juego cuando nos enamoramos? Después, presentar un fragmento del
video "Más allá de le mente" (29’:43" a 32’:14") que inicia con la frase "La mayoría de
nosotros..." y finaliza con "... o nos preguntamos qué vimos en él o en ella" para contrastar
los 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 después
redactar 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 se
consideren los siguientes puntos:
12
•
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..." y
termina "...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 las
diversas 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 el
cerebro?
Estas son algunas sugerencias de actividades, la intención es que sirvan como estímulo para
visualizar 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 los
aspectos 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 escuela
secundaria 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 oportuna
ante las dificultades?
5. Retomar por equipos las clases planeadas y atender los aspectos que sean necesarios.
6. Entregar el reporte final.
13
14
MATERIAL
DE
APOYO
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16
Mi cuerpo la mayor
maravilla del mundo
André Giordan
Traducción de Esther Andrés
PRÓLOGO
Este libro no contiene ninguna primicia
informativa, excepto una: quienes lo lean
jamás volverán a ser los mismos.
Estas páginas no contienen ninguna fórmula
mágica, excepto una: todos los caminos
conducen al Hombre. Y por lo tanto a su
cuerpo.
El cuerpo es la prueba del Hombre. Una
prueba llena de agua (45 l), huesos (211),
órganos (100), músculos motores (450
pares), tejidos (mas de 800 clases) y genes
(100.000).
Pero sea cual sea la suerte que nos haya
reservado o nos reserve la existencia, sea cual
sea la longitud del surco que debamos trazar,
muy pocos prestamos la debida atención al
más espléndido tesoro que la vida ha regalado
al más bello de los planetas.
No es posible, desde luego, mirar por el ojo de
la
cerradura
de
esta
fortaleza
tan
extrañamente sonora, tan discretamente
eficaz de esta “maravilla” recubierta, en la
edad adulta, por 4,5 m2 de piel y compuesta
por mil trillones de átomos, más que estrellas
censadas en el universo. De las ceremonias
que en él se celebran, día y noche, el hombre
corriente no tiene más que una vaga idea.
Atados
como
estamos
a
la
escala
macroscópica, en el fondo conocemos sólo
muy superficialmente a “esa pregunta
ambulante” (Léon-Paul Fargue), “esa extraña
mezcla 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 la
vida, para explicar sus inflexibles necesidades,
sus innumerables productos y las refinadas
operaciones químicas que nos permiten
respirar,
movernos,
comunicarnos,
reproducirnos, soñar, pensar, reír, etc., hemos
escogido ser contadores y contables a la vez.
Las cifras que van a descubrir son el fruto de
años de investigación y están repletas de
imprevistas revelaciones. Les hablarán de un
cuerpo, su cuerpo, como no lo hacen nunca
los manuales de biología. Un cuerpo que, a
pesar de sus callos y sus penas, está en la
proa de la nave de la evolución, un cuerpo
prestidigitador cuyos trucos explican el
continuo milagro de la vida.
Un viaje singular. ¡Y menudo espectáculo!
Será un cuadro alegre. “Nacemos, morimos y
entremedio siempre podemos intentar hacer
algo…, decía el pintor Francis Bacon. Esta es
exactamente nuestra intención.
¿El ombligo? Un abismo en el que se
amontonan desordenadamente polvo, restos
textiles y residuos alimenticios.
¿Las palmas de las manos? Una sucesión de
crestas 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 los
pies, permite distinguir, hasta perderse de
vista,
inmensos
campos
de
células
poligonales: la epidermis, cuyo grosor
raramente sobrepasa la cincuenta millonésima
de milímetro. Impulsadas hacia la superficie,
las células afloran en ella, se aplanan y
adoptan la forma de tejas planas y córneas.
Luego desaparecen a merced de los contactos
y los lavados.
La recubre. Si a la naturaleza no la contraría
el paso de una lluvia de cera o una hoja de
afeitar, una pampa gigantesca: entre uno y
cinco millones de pelos, que crecen una media
de 0,2 mm al día.
Pero ¿qué se oculta detrás de mi “momia”,
puesto que lo que veo de mí en el espejo no
soy yo, sino la parte muerta de mi individuo,
la que se irá con la próxima ducha? ¿Y cómo
es que todo eso junto hace que yo sea yo?
Una simple sonrisa por ejemplo, pone en
movimiento, de manera minuciosamente
coordinada, ¡17 musculitos en mi rostro! Un
beso2 profundo moviliza 29 (17 de los cuales
son sólo para la lengua).
Para caminar tengo que poner en acción 54
músculos.
Y conjuntados, por favor. Si uno solo me falla
o se mueve con unas décimas de segundo de
La uñas crecen 0.15 mm al día (contra 0.6 en el siglo
pasado). La de los dedos largos crecen más de prisa
que la de los dedos cortos y la de las manos van de
dos a tres veces más de prisa que la de los pies.
2
Besarse e intercambiar amor, pero también 9mg de
agua, 0.7 g de albúmina, 0.1 g de sustancias
orgánicas, 0.7 mg de materias grasas y 0.4 mg de
sales, sin contar unos cuantos virus y bacterias.
1
17
retraso, llegaré cojeando o tropezando a la
cocina, donde se enfría mi café con leche.
hormonas
órganos).
Si el menor gesto exige la movilización de un
considerable número de músculos no vayan a
creer que cada uno de mis órganos se ocupa
de una solos cosa a la vez. Muy al contrario.
Cada uno de ellos en el mismo espacio, asume
simultáneamente múltiples funciones.
Sin embargo, la bilis no es más que un
conjunto de desperdicios. ¡Hay que ser osado
para confiarle al cubo de la basura la tarea de
proteger la vida! Yo lo hago. La cosa vale su
peso en cacahuates…… nada buenos para la
salud, por cierto.
Miren el hígado, por ejemplo, el del
pseudoatque del mismo nombre3, que me
castiga cuando me paso con los caracoles, los
bombones, el queso, las trufas, el salmón.
Vaya, cuando como demasiadas grasas. Bajo
su aspecto exterior fofo, granuloso y marrón,
el más grande de mis órganos (su masa
coqueta con los 600 g) es la sede de una serie
de procesos, todos eminentemente vitales.
Vemos, de paso que el hígado ejerce una
importante función antitóxica. No obstante, lo
esencial se recupera y se devuelve a la sangre
para que allí se recicle. Únicamente los
<residuos últimos> (para usar la terminología
de los ecologistas), como las sales biliares, se
acumulan en la vesícula y se embarcan en la
bilis cuando los alimentos transitan por mi
intestino.
Lejos de ser un vulgar sepulturero, resulta en
primer lugar un recuperador sin par, además
de un enérgico reciclador. Vuelve a reunir el
hierro en dosis casi homeopáticas, una décima
de gramo al día, a partir de la hemoglobina.
Luego lo almacena, si es necesario, antes de
reciclarlo y enviarlo, acompañado de una
proteína, la apotransferrina, a la médula ósea
de los huesos, donde se fabrican nuevos
glóbulos rojos.
Para mayor refinamiento, el líquido verde
tirando a amarillo5 no fluye en cualquier
momento. Únicamente cuando puede ser útil
para la digestión.
En cuanto a la alimentación, facilita la
digestión activando la secreción de un líquido
en el intestino, la bilis. Esta secreción –casi
0.5 1 al día, es decir más de 20.000 1 en una
vida de 75 años--- emulsiona los lípidos (las
grasas, para decirlo llanamente) y facilita a la
vez el ataque de las enzimas que desmenuzan
a los alimentos y su asimilación en el intestino
delgado.
Al mismo tiempo, la bilis disminuye la acidez
del intestino y acelera la absorción de una sal
mineral importante para los huesos aunque no
sólo para ellos: el calcio4.
La bilis evacua también los detritos que mi
hígado ha filtrado en la sangre, empezando
por el alcohol de las fiestas demasiado
alegres. Este órgano también transforma las
drogas, los medicamentos que tomo sin
precaución (y son muchos), las toxinas, los
microbios, el colesterol y las distintas
3
El hígado propiamente dicho no tiene nada que ver
con ese <ataque>. Esta sensación es un malestar
general relacionado con el hecho de que éste órgano,
junto con otros, se va desbordando por la abundancia
de grasa, alcohol y proteínas ingeridas en una comida
demasiado pesada.
4
El calcio no sirve sólo para los huesos, sino que
facilita la contracción de los músculos. De hecho, su
empleo es múltiple. Se le conoce no menos de sesenta
funciones diferentes en el cuerpo.
18
(mensajes
que
se
envían
los
Al mismo tiempo, el hígado estabiliza la
glucemia, es decir, la cantidad de azúcar
presente en la sangre y, por lo tanto, en el
cuerpo. En situación de abundancia, como
después de una orgía alimentaria, la glucosa,
un azúcar sencillo fabricado durante la
digestión.
Se conserva en forma de glucógeno6 En
período de escasez, el órgano, equipado con
sensores, <catadores> de azúcar, encargados
de
observar
permanentemente
la
concentración de glucosa en mi sangre, lo
fabrica de nuevo a toda prisa y lo expulsa a la
sangre. Para producir este azúcar, partiendo
de que si uno quiere que las cosas bien
hechas se las tiene que hacer uno mismo, el
hígado
recorta
primero
el
glucógeno
almacenado previamente en su seno.
¿Qué más se puede decir? Qué mi hígado
guarda otros muchos trucos en la manga.
Produce ácido láctico o ácidos aminados
repescados en la sangre o procedentes de las
descomposiciones realizadas por él mismo;
participa en la síntesis de múltiples y
numerosas sustancias; produce las principales
proteínas de la sangre, empezando por la
albúmina, que se detecta en la orina cuando
hay problemas de salud; participa en el
5
Este color proviene de un pigmento, la bilirrubina,
que a u vez surge de otra descomposición, la de la
hemoglobina que sirve para transportar el oxígeno a
los glóbulos rojos y que el hígado recupera a partir de
los glóbulos rojos fuera de servicio de cuya presencia
libra a la sangre.
6
<<Pedacitos>> de glucosa, dispuestos unos detrás
de otros.
almacenaje de vitaminas, en particular de la
K, indispensable para la coagulación de la
sangre.
Más dura de realizar, aunque sin problemas
para él es la producción de protrombina y
fibrinógeno, dos agentes de coagulación
utilísimos cuando me hago una herida;
también la de las lipoproteínas, proteínas
complejas que contienen grasas y que el
cuerpo utiliza como material de construcción;
por último, la de las hormonas, o más bien
sustancias que, una vez en la sangre, bajo la
acción de otras sustancias (hay que ir
acostumbrándose,
¡mi
cuerpo
es
muy
complejo!), se convertirán en hormonas. La
más conocida es el angiotensinógeno que,
bajo la acción de la renina, una hormona
producida por el riñón, se convierte n la
angiotensina, la cual actuará a su vez sobre
otra glándula, la suprarrenal, situada encima
de los riñones, para facilitar a cambio el
funcionamiento del riñón.
LOS ÓRGANOS
Con un préstamo del griego organon, que
designan un instrumento de trabajo 9pero
también
un
instrumento
de
música
homónimo),se utiliza desde Aristóteles la
palabra <<órgano>> para designar un
elemento del cuerpo. Más adelante y sobre
todo en el siglo XIX, éste tomó la acepción de
parte del cuerpo que cumple una función
determinada.
El problema como en todas las palabras que
pasan al lenguaje corriente, es que el sentido,
que parecía estar asegurado, se descompone
radicalmente.
En este caso, la palabra <<órgano>>
evolucionó con el desarrollo de la fisiología y
la medicina. Así se ve muy bien lo que es un
órgano cuando se trata de un hígado, un
páncreas o un estómago.
vocablos <<órgano>> y <<función>> no se
les da el mismo sentido. ¡Qué difícil es
aclararse con las palabras, incluso en el
mundo de la ciencia!.
Esta simple panorámica general prueba una
cosa al menos: la <<máquina>> que soy no
es ninguna tontería. ¡Qué escándalo, además,
compararla con una simple máquina! Desde
luego, no es un mero ensamblaje de piezas, ni
la banal yuxtaposición o la suma de mis
órganos y tejidos. Si algún cirujano se
entretuviese,
horresco
referens,
en
desmontarme pieza por pieza con el bisturí,
me tendría expuesto ante él por dentro. Todos
mis elementos (los 100 órganos, los tejidos)
estarían ahí. Pero ese extraño rompecabezas,
ese macabro revoltijo no sería yo. Aquello de
lo que estoy hecho es la obra de unos resortes
mucho más sutiles.
Intervienen, en primer lugar, las múltiples
relaciones que mantengo con mi entorno
natural y social. Sin esos vínculos, yo no sería
nada. Extraigo materia y energía de alimento,
sólido y líquido, que ingiero y del aire que
respiro.
Recibo también de ese entorno los estímulos
que hacen que mi cuerpo reaccione y la
cultura que nutre mi cerebro. Privado de estas
aportaciones, me quedaría totalmente amorfo.
Me cruzo también con feromonas de las que
no tengo conciencia pero que repercuten en
mi conducta (las más crueles agudizan mi
apetito sexual, aun cuando, por no ser las
circunstancias propicias, no pueda reaccionar
ante el.)
Después entran en juego las constantes e
innumerables relaciones de mis órganos entre
sí. Sólo el suministro de aire en mi organismo
moviliza una infraestructura que acorta el
aliento.
Pero la vesícula biliar, el uréter y la uretra,
¿son
órganos,
partes
de
órganos
o
prolongaciones de órganos? Todos, en
cualquier caso, cumplen una función, recoger
secreciones: la bilis en el caso de la vesícula
biliar, la cual deja que aquella brote sólo a la
llegada del bolo alimenticio al intestino, otro
órgano mal delimitado, puesto que lo
descomponemos en varios.
Así, para respirar, necesito, primero, mis dos
pulmones: el derecho, dotado de tres lóbulos,
y el izquierdo, provisto sólo de dos. Este
equipo básico no es suficiente, por supuesto.
Para empezar, tiene que estar conectado con
el exterior por un conducto, la tráquea, un
tobogán tapizado de gruesos gusanos -los
cilios- cuyas ondulaciones y secreciones -el
moco- obstaculizan el paso del polvo
indeseable. Este tubo, por donde pasan los
gases, esta conectado a su vez con el exterior
por las fosas nasales y la boca.
En cuanto al uréter, el órgano que sirve para
evacuar la orina, participa en el hombre en la
constitución del <<órgano masculino>>, en el
pene que, por su parte, tiene múltiples
funciones. Pero en este último caso, a los
En el interior de cada pulmón, la tráquea se
escinde en dos bronquios, 32 bronquios
principales y 550.000 bronquiolos terminales.
Cada uno de estos últimos se divide a su vez
mil veces para alimentar de aire a
19
550.000.000 de alvéolos, especie de bolsitas7
expuestas en los lóbulos de los pulmones,
dejar que brote el oxígeno del aire hasta la
sangre y recuperar en contrapartida el gas
carbónico.
Desplegadas,
estas
bolsas
representan el equivalente de la superficie de
un apartamento de 200 m2.
Tampoco por casualidad del aire entra en mis
pulmones. Éstos son accionados por los
músculos de la caja toráxico y el diafragma,
otro músculo encajado entre el hígado y los
pulmones. Para que se cumpla esta dinámica,
estos últimos están encerrados en una bolsa
hermética, la pleura, formada por dos hojas
lubrificadas que se deslizan delicadamente
una sobre otra. Dependiendo estrechamente
de los movimientos de mi caja torácica, se
dilatan y contraen sin cesar, siguiendo
fielmente las variaciones de esta última.
A razón de quince inspiraciones por minuto
ventilan unos diez mil litros de aire al día.
Entre 310 y 440 millones de litros, gracias a
500.000 inspiraciones, pasarán por mi cuerpo
antes de que expire. Lo cual corresponde a un
consumo de quince millones de litros de
oxígeno y a una producción de once millones
de litros de gas carbónico en una sola vida.
Para trasladar el oxígeno a los órganos
trabaja, por último, la nada despreciable cifra
de 550 millones de capilares, situados cada
uno alrededor de un alvéolo y en los cuales
fluye la sangre para alcanzar las venas
respiratorias, y luego el corazón8, antes de
repartirse por todo mi cuerpo hasta el menor
de los tejidos, esta vez gracias a diez arterias,
160 millones de arteriolas y 5.000 millones de
capilares.
Así que yo, que he inventado l desagüe
directo de aguas residuales y que me intereso
por el lirisimo tardío de Goethe, soy 950
kilómetros de tuberías (la distancia entre
Dunkerque y Perpiñán) por el que transitan
unos cuantos litros de plasma y 25.00
millones de glóbulos rojos, de un diámetro de
siete millonésimas de milímetro cada uno. La
superficie de éstos es igual a medio campo de
fútbol, siempre para facilitar esos fastidiosos
intercambios (transportar oxígeno y desalojar
7
Estas bolsitas están rodeadas de estructuras
encargadas de destruir l polvo y los microbios.
8
El músculo cardíaco es hueco y se compone de cuatro
cavidades: dos aurículas y dos ventrículos. Cada
segundo expulsa sangre al contraerse en 3/10 de
segundo, y se distienden para llenarse durante 7/10 de
segundo. Las arterias que lo irrigan, las coronarias, son
de muy pequeño tamaño: del orden de 3 mm de
diámetro la más importante y 0.5 mm las más
menudas.
20
gas carbónico). Colocados en fila india,
formarían un impresionante collar de cinco mil
kilómetros.
EL INVENTARIO DE MIS ÓRGANOS
- cerebro
(2
hemisferios
- cerebelo
(2
hemisferios)
- tronco
cerebral
- bulbo:
protuberancia
anular
pedúnculos
- ganglios
linfáticos
(450)
- amígdalas
(tonsilas):
palatinas(2)
linguales (2)
faríngeas (2)
- riñones (2)
- uréteres (2)
- hígado
- páncreas
- vesícula biliar
- colon:
ciego
ascendente
transverso
descendente
sigmoide recto
- peritoneo
- médula
espinal
- vejiga
- uretra
- músculos
locomotores
(450 pares)
- meninges:
duramadre
piamadre
aracnoides
- ovarios (2)
- huesos (211)
- trompas de
Falopio (2)
- médula ósea
- útero
- ligamentoscápsulas
articulares
- nervios:
craneales (12
pares)
raquídeos (31
pares)
–
ganglios
nerviosos
- hipófisis
- tiroides
- paratiroides
(4)
- timo
- suparrenales
(2)
- corazón
- pericardio
(serosa)
- vagina
- glándulas
mamarias
(2)
- uñas
- pelo
- canales
deferentes
(2)
- vesícula
seminals (2)
- próstata
- glándulas de
cooper (2)
- pene
- sangre
- labios (2)
- bazo
- lengua
- fosa nasal
- dientes
- faringe
- glándulas
salivales:
parótidas (2)
sublinguales
(2)
submaxilares
(2)
- tráquea
- bronquiospulmones (2)
- pleura
(serosa)
- vasos
linfáticos
- piel
- epidídimos
(2)
- cavidad
bucal
- glotis
- meniscos
- testículos (2)
- vasos
sanguíneos
- laringe:
cuerdas
vocales
epiglotis
- tendones
- esófago
- mucosas:
digestiva
respiratoria
vaginal
- órgano de la
vista: globos
oculares
(2)
iris (2) retinas
(2)
- órgano
del
oído:
pabellones (2)
tímpanos (29
huesillos
(3
pares)
- órgano
Corti
de
- órgano
tacto
del
- órgano
olfato
del
- - órgano
gusto
del
- estómago
- intestino
delgado:
duodeno
yeyuno íleon
- - linfa
Si sólo respiraran todo sería sencillo. Pero me
muevo, 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- e
fabrican órganos y tejidos, y los más diversos
elementos trabajan y se destruyen.
Para orquestar veinticuatro horas al día el
funcionamiento de ésta enorme maquinaria y
evitar la cacofonía -ni hablar, sobre todo, de
que los músculos se pongan en marcha
mientras el corazón se distiende, o que los
alimentos pasen por la glotis cuando respiro o
hablo-, tres grandes sistemas de control se
complementan, se conciertan y se hacen la
competencia a la vez; el sistema nervioso, la
red hormonal –también llamado endocrino- y
e complejo inmunológico.
Cada
segundo,
millones
de
mensajes
nerviosos transitan de los órganos de los
sentidos al cerebro, del cerebro a los
músculos, del corazón al hígado, del hígado a
la médula espinal, de la médula al cerebro,
etc. Cientos de miles de hormonas navegan
por la sangre, mientras que otro número
incalculable de mensajes se intercambian en
directo entre los tejidos o se desplazan en su
seno.
Cien mil kilómetros de <<cables>>, las fibras
nerviosas incluidas en los nervios, son
necesarios para transmitir las informaciones y
se calcula que, sólo en el cerebro, se
reproducen diez mil billones de conexiones
nerviosas entre un billón de células nerviosas.
Se calculan también en cien mil cuatrillones
de número de anticuerpos, sustancias que
atacan a los microbios intrusos, producidos
por un billón de linfocitos, una variedad de
glóbulos blancos que vigila el organismo.
¿Quién da más?
Todos estos datos no dan sino una muy leve
idea
de
la
sensacional
y
maliciosa
organización de mi cuerpo. Este contiene de
cuarenta a sesenta billones de unidades
básicas: las células9. Estas criaturitas no están
desocupadas
sino
que
participan,
sin
excepción
en
mi
mantenimiento
y
funcionamiento. En resumen, ¡soy una
9
No todos los organismos vivos son tan complicados
como el mío. Las bacterias, al igual que los
protozoarios, se las arreglan con una sola célula. Una
pulgada tiene unos ocho millones, una rata cien mil
millones.
<<empresa>> que emplea a diez mil veces
más individuos que la población total de la
tierra.
Más: cada una de mis células no es un
modesto ladrillo sabiamente colocado al lado
de sus compañeros, sino que presentan en su
seno unos refinamientos inauditos. Su
membrana, una piel de varias centésimas de
micra de grosor (mil micras, un milímetro), es
por sí sola una obra maestra de arquitectura.
Lo que más sorprende es su aspecto
cambiante. Alunas presentan unas profundas
fisuras
o
muestran
depresiones
como
cráteres,
otras
están
deformadas
por
protuberancias. Todas estas células están, en
todo
caso,
plegadas
de
receptores,
<<antenas>> ocultas en sus repliegues o
desplegadas
para
descodificar
las
informaciones de otras células.
Todas comunican, reciben miles de mensajes
diferentes por segundo, y charlan así a su
antojo mientras trabajan para coordinarse. De
ahí su eficacia.
Poco a poco, la pared de estás células se van
deformando
bajo
el
efecto
de
unas
<<bombas>> (proteínas complejas) que
aspiran unas sustancias y expulsan otras, en
general azúcares sencillos, tipo glucosa, o
sales minerales. Las consecuencias de este
mecanismo son capitales: sobre este principio
se fabrica l influjo nervioso que es la base de
mis reacciones y de cada uno de mis
pensamientos.
Además, en algunos lugares el envoltorio se
invagina por completo. Flujos de materia se
proyectan con estruendo en enormes bolsas
(de pinocitosis, para los entendidos) que
facilitan la entrada de las sustancias
complejas o insuficientemente dirigidas, como
las proteínas o los lípidos. Una marea
tumultuosa de sustancias de todo tipo,
pequeñas, grandes, libres o asociadas a
transportadores filiformes se expande en
todas direcciones. En todo momento se
producen cientos de miles de reacciones
químicas.
No obstante, no reina el caos en el
citoplasma, como a los estudiosos les gusta
llamara a esta porción interior de cada célula.
Todo en él está organizado, regentado,
planificado. Versículas, bolsas y tubos aíslan a
los protagonistas. Miles de talleres ad hoc., los
organitos, hacen el resto. No es que estos
últimos brillen por su tamaño: la mayoría no
son visibles ni al microscopio. Sólo un aparato
electrónico que aumente de diez a veinte mil
veces permite descubrirlos. Ahora bien, una
21
simple célula de unas centésimas de milímetro
puede contener cientos de mitocondrias (de
mil a dos mil n las células hepáticas), lugares
de intensas actividades energéticas, o bien
decenas de miles de ribosomas que sintetizan
miles de proteínas diferentes.
Por último, en cada una de mis células reside
una bolsa mucho más grande, ceñida por una
doble membrana (¡su contenido es muy
valioso!), llamada sencillamente núcleo. Cada
una de estas minúsculas parcelas de vida
contiene tres mil millones de informaciones, el
equivalente a mil enciclopedias de mil páginas
cada una: todo cuanto se necesita para
gestionar el desarrollo y el metabolismo de mi
cuerpo, todo cuanto me legaron mis padres y
m proporcionaron el espermatozoide y el
óvulo en el momento – fatídico- de mi
fecundación. Amontonados unos sobre otros,
estos <<documentos>> alcanzarían la altura
de un edificio de veinte pisos, todo ello en un
espacio de cinco milésimas de milímetro de
diámetro.
Afortunadamente la vida, con su inteligencia,
halló la coyuntura para compactarlos y reducir
el volumen: las letras de este mensaje son
sustancias químicas. Como su tamaño no
excede el medio nanómetro (millonésima
parte del metro), almacenar muchas de ellas
en un espacio mínimo es pan comido.
Por supuesto, estas células están a su vez
constituidas por elementos inmensamente
más pequeños: las moléculas. Cien mil
millones, en promedio, se acorrucan en cada
una de mis células.
En total, un cuerpo humano de setenta kilos
contiene 610 de estas piezas constituyentes.
Seis cuatrillones de moléculas trabajando
arduamente en perfecta simbiosis.
Estas moléculas, de nuevo se decomponen en
elementos aún más pequeños: los átomos. Mil
cuatrillones, unidad más unidad menos, me
componen. Finalmente, cada un de mis
átomos comporta uno o varios protones,
neutrones e innumerables electrones en
interacción, formados a su vez, al menos los
tres primeros, por partículas elementales, los
quarks.
Detengámonos aquí. No queremos aturdirnos
descendiendo
más
y
más
hasta
lo
infinitamente
pequeño.
No
es
fácil,
ciertamente, no sentirse mareado ante tal
variedad de elementos. Resumamos: mi
cuerpo está formado por un sistema de
órganos compuestos por células que contienen
organitos fabricados a partir de moléculas
hechas a base de átomos que incluyen un
22
átomo que contiene uno o varios protones y
posiblemente neutrones realizados a partir de
quarks, sin olvidar los electrones.
Su tamaño respectivo puede ayudarnos a
verlo más claro. Supongamos que un átomo
de base mida una milésima de milímetro; una
molécula, cien veces más grande, mediría
según esta escala un milímetro; una proteína,
que es una molécula grande, un centímetro;
un virus, diez centímetros; una bacteria, cien
veces mayor que un virus, un metro; y una
célula, diez mil veces mayor que una molécula
y un millón de veces más que un átomo, diez
metros.
Ahora usted y yo. Aquellos de nosotros que
alcanzamos el metro setenta y cinco, según
esta escala, mediríamos mil setecientos
cincuenta kilómetros, la distancia Niza-Oslo en
avión. Para quienes se quedan en el metro
sesenta,
cuenten
unos
mil
seiscientos
kilómetros.
Ante tamaña complejidad, mi yo biológico,
llegado a este punto de acabado, no puede,
no puede permanecer impasible. Un legítimo
sentido de orgullo y una voluptuosidad
superior deben invadir mi ser. La próxima vez
que me mire al espejo al amanecer, me
contemplaré de modo diferente. Me henchiré
de orgullo, pues sabré que soy inmensamente
más elaborado que todos los objetos que me
rodean. Y me repetiré que gobernar
semejante
<<mecánica>>
es
algo
extraordinario que me eleva al rango de
<<divinidad>>. Entonces, ¿para qué buscar
otra en otra parte? Un exceso de conciencia y
respeto hacia mi cuerpo me facilitaría la labor.
Estrés, exceso de comida, de bebida, de
drogas, empezando por el alcohol, el tabaco y
los medicamentos inútiles, no siempre son
indispensables cuando los analizamos con
cierta distancia.
Falta decir que, a pesar de su alta
organización, mi cuerpo está fabricado a partir
de un pequeñísimo número de elementos
químicos. Las dos terceras partes de mi peso
están formadas, en términos moleculares, por
agua. ¡Agua corriente! Yo que peso setenta
kilos pesaría veintitrés sin agua. Los glúcidos
(los azúcares), los lípidos (las grasas) y las
proteínas representan prácticamente todo el
resto. A lo cual se añade una pizca de sales
minerales. ¿Y el material genético (los ácidos
nucleicos) donde se almacena toda la
información necesaria para mi fabricación y el
funcionamiento de mi organismo? Una
ridiculez: menos de un gramo.
En cuanto a los átomos, por último, el 6% de
mi persona reposa en cuatro de ellos:
oxígeno10, carbono, hidrógeno y nitrógeno.
Los átomos de hidrógeno son los más
numerosos (los dos tercios), pero muy pocos
comparados con los demás; dieciséis veces
menos pesados que los de oxígeno.
Lo cual representa, en conjunto, siempre para
un cuerpo de setenta kilos: 45.5 kg de
oxígeno, 12.6 kg de carbono, 7 kg de
hidrógeno y 2.1 kg de nitrógeno, 1.5 kg de
calcio,0.86kg de fósforo, 0.3 kg de azufre,
0.21 kg de potasio, 0.1 kg de sodio, 0.70 kg
de 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…11
Elementos, todos ellos, que se encuentran en
abundancia sobre – y bajo- la Tierra. Con la
cotización actual de las materias primas,
obtendría por mi cuerpo, si se me ocurriese
venderlo, cien euros (unas 16.000 pesetas) Y
so, comprando productos químicos de buena
calidad. Pero que más da: aunque soy barato,
no tengo precio.
SOY COMPLEJO
<<El cuerpo, ese guiñapo, ¿tan grande valor
tiene que merece siquiera que en él se
piense?>>
Ya lo creo, querido Moliere, y hasta es en lo
único en que pensamos. Cierto que mirarse al
espejo, incluso después de una noche de
sueños, puede resultar una pesadilla.12 Ojos
borrosos, oídos quejosos, boca pastosa, el
encanto de la existencia no siempre se
encuentra en el combate singular que
disputan en la aura, parapetados en la exigua
soledad del cuarto de baño, cara y espejo.
10
No sólo existe en el aire en forma de gas.
En la química de la vida, la escasez de un elemento
no significa que carezca de interés. Los pocos
microgramos de oro que contengo, como los pocos
microgramos de vanadio (ambos intervienen en mi
protección inmunitaria) son tan indispensables como el
kilo de calcio. Sin estas infinitesimales cantidades, mi
cuerpo no podría vivir.
12
Ya sea uno madrugador o dormilón, el despertar
siempre es, para el organismo, un shock que el
metabolismo humano atenúa activando, tres cuartos
de hora antes del trimbre fatídico, un desfile hormonal
<<antiestrés>> que alcanza el nivel de eficacia
máxima en el momento de levantarse. Parece, pues,
que el cuerpo graba, la noche antes, la hora a la que
uno tiene previsto despertarse. Que piensen en ello
quienes ponen el despertador para despertarse.
11
Para salir vencedor de ese duelo bajo el neón,
para prevenir cualquier desfallecimiento en
ese infierno alicatado, la actitud más prudente
–y más higiénica- que se debe adoptar es la
de deshacerse de la mugre existencial que
obstruye el cogito a la hora del café con leche.
Repitiéndose esto, a la manera del añorado
doctor Coué:13 si alguien, encogido al máximo
recorriese la superficie de mi cuerpo,
descubriría un paisaje extraordinario.
Y es que mis relieves no tienen nada que ver
con un jardín bien diseñado, cuidado con
esmero, recién peinado y rastrillado, con las
avenidas
trazadas
con
tiralíneas.
Si
contemplamos las fotos obtenidas con el
microscopio electrónico, el traje de carne rosa,
amarilla o negra que m viste, según las
latitudes, vale más que cualquier safari.
¿El pelo? Un oquedal arisco, inextricable,
poblado de troncos obesos que crecen en
todas direcciones. Entre 1000.000 y 150.000
de estos troncos rubios, morenos, rojos o
blancos adornan una cabeza estándar y crecen
cada día 0.35 mm.
¿La frente? <<Las etapas del Asia central>>,
más o menos áridas, como explicaba el
cirujano Raymond Vilain,14 añadiendo que
<<la tierra se cuartea bajo el sol>>, y que
<<anchas escamas de queratina15 se forman
y se desprenden de ella>>. Acá y allá se
mecen finos juncos (el velo) de húmedos
tallos (el sebo). Cuando la temperatura sube,
columnas de sudor, brotando de una multitud
de
pequeños
pozos
(las
glándulas
sudoríparas), se ponen en acción y riegan los
alrededores de un limo resbaladizo.
¿El mentón masculino? Un promontorio
tapizado con unos quince mil menhires (los
pelos de la barba) que crecen un centímetro al
mes, si es que una hoz mañanera no viene a
segarlos.
¿El tórax? O bien una sabana herbosa (en el
hombre), o bien una meseta flanqueada por
dos cerros simétricos y ondulantes (en la
mujer).
¿Las axilas? Una selva tropical, lujuriosa, una
maraña de lianas empapadas, en verano, por
unas lluvias torrenciales y pestilentes.
13
Émile Coué (1857-1926), creador de un método
personal de autosugestión (N. de la T.)
14
En Jeux de mains, éd. Arthaud, 1987
15
La parte rígida de las células de la piel.
23
MODELOS CONCEPTUALES
SOBRE LAS RELACIONES
ENTRE DIGESTIÓN,
RESPIRACIÓN Y
CIRCULACIÓN
Núñez, F. Y Banet, E.
INTRODUCCIÓN
Aunque a lo largo de las últimas décadas han
sido numerosos los trabajos destinados a
explorar las concepciones de las alumnas y los
alumnos sobre diferentes aspectos de las
ciencias experimentales, en la mayoría de los
casos se ha dado la sensación de que se trata
de ideas aisladas e inconexas entre sí, ligadas
–por otra parte- a la especificidad del dominio
conceptual objeto de análisis. Ésta ha sido una
de las razones argumentadas por algunos
autores (Pozo, Gómez Crespo, Limón y Sanz
Serrano,
1991)
para
señalar
la
heterogeneidad
de
las
investigaciones
sugeridas en torno a lo que se ha denominado
<<movimiento
de
las
concepciones
alternativas>> (término acuñado por Gilbert y
Swift, 1985).
Sin embargo, aunque constituya una línea aún
no muy desarrollada pero necesaria, desde
diversas perspectivas se ha puesto de
manifiesto que, con respecto a un tópico
determinado, buena parte de las concepciones
que poseen las y los estudiantes se organizan
en torno estructuras conceptuales más o
menos relacionadas entre sí en la mayoría de
los casos, organizadas jerárquicamente. Así se
desprende, por ejemplo, de la teoría de
Ausubel (1978) sobre la organización del
conocimiento, de las afirmaciones de Rodrigo
(1985) o Pozo y otros (1991) con respecto a
lo que denominan <<teorías personales>> y
teorías científicas, o de los datos empíricos
aportados por investigaciones como las de
Driver y Erickson (1983), Engel Clough y
Driver (1986), Jiménez Aleixandre (1990),
Luffiego, Bastida, Ramos y Soto (1991) o
Serrano (1993), constatando la existencia de
marcos o esquemas conceptuales, a través de
los cuales se relacionan diversas ideas
específicas.
Por
nuestra
parte,
en
investigaciones
realizadas para averiguar las ideas de las
alumnas y los alumnos sobre los procesos de
nutrición humana, también hemos llamado la
atención con respecto a esta misma cuestión,
señalando que, además de concepciones
puntuales (escasamente relacionadas entre
24
sí),
es
posible
encontrar
esquemas
conceptuales más amplios, a través de los
cuales se relacionan e integran diversos
conocimientos relativos a un mismo proceso.
Así lo hemos puesto de manifiesto al
referirnos, por ejemplo, a la digestión o a la
respiración humana (Banet y Núñez, 1990).
En un trabajo más reciente (Núñez, 1994),
dirigido a profundizar en el conocimiento de
las ideas de los alumnos y alumnas sobre
nutrición, se ha podido constatar la existencia
de un tercer nivel de organización de dichas
ideas, que hemos denominado modelos
conceptuales. De forma similar a lo que otros
autores describen como teorías personales,
marcos o esquemas conceptuales, por
modelos
conceptuales
el
conjunto
de
concepciones a través de las cuales se
establecen diversos tipos de relación entre los
procesos que intervienen en la nutrición
humana y se caracterizan por los siguientes
rasgos:
a) Incluyen concepciones relacionadas entre
sí, que se estructuran en forma piramidal:
es decir, están compuestos de una serie
de
nociones
específicas
organizadas
jerárquicamente.
b) Presentan cierto grado de coherencia
interna, que se comprueba a partir de la
regularidad que se observa en las
explicaciones de los alumnos.
c) Constituyen la base en que se apoyan las
y los estudiantes para explicar los diversos
aspectos relacionados con la nutrición, y
suponen el punto de partida para el
aprendizaje
de
nuevos
contenidos
referidos a dichos procesos.
d) Permiten deducir las dificultades que
encontrarán las alumnas y los alumnos en
el
aprendizaje
de
estas
nociones,
constituyendo - al mismo tiempo – un
elemento importante de cara a la
planificación y desarrollo de propuestas
didácticas.
A través de la mencionada investigación, se
constata la existencia de dos tipos de
modelos, con distinto grado de generalidad:
modelos
parciales,
indicativos
de
las
relaciones que establecen las alumnas y los
alumnos entre digestión, respiración y el
sistema circulatorio, y modelos globales, los
cuales presentan su visión general sobre la
nutrición
humana
en
su
conjunto.
Evidentemente, ambos tipos de modelos están
íntimamente
relacionados:
los
modelos
parciales pueden servir de base para
determinar los modelos globales, cuestión
sobre la que estamos trabajando en estos
momentos.
A lo largo de este artículo describimos las
características de los modelos parciales de
nutrición,
haciendo
referencia
a
su
representatividad en una muestra amplia de
estudiantes
pertenecientes
a
diferentes
niveles educativos. Del análisis de los
resultados se desprende una serie de
conclusiones en relación con el modo en que
se organizan y estructuran las concepciones
de los alumnos y con respecto a la
enseñanza/aprendizaje de estas nociones en
los niveles básicos de educación.
METODOLOGÍA DE LA INVESTIGACIÓN
La investigación ha sido realizada con una
muestra
de
estudiantes
(N=444)
pertenecientes a aquellos niveles educativos
no universitarios en los cuales se estudian
estas nociones: 6º de EGB (159), 8º de EGB
(167), 1º DE BUP (72) Y 3º de BUP (46).
Teniendo En cuenta la diversidad de la
población, el grado de diferencia conceptual
con que se ha efectuado la exploración (Fig.1)
referencia
a
aquellos
aspectos
que
consideramos esenciales – en cualquiera de
los niveles – para la comprensión de la
nutrición como un conjunto de procesos
íntimamente
relacionados.
Fundamentalmente,
nos
centramos
en
averiguar hasta qué punto se comprende el
papel del sistema circulatorio en la nutrición
humana, a un doble nivel.
a) Relaciones
digestión/circulación:
las
sustancias nutritivas resultantes de la
digestión de los alimentos son utilizadas
por los órganos (células) de nuestro
cuerpo. El sistema circulatorio es el
encargado de transportarlas.
b) Relaciones
respiración/circulación:
el
oxígeno recogido en los pulmones es
llevado por la sangre a los diferentes
órganos (células). Del mismo modo, la
sangre
recoge
dióxido
de
carbono
procedente de los órganos (células) para
ser eliminado a través de los pulmones.
La recogida información se basa en la
administración de un cuestionario cuya
elaboración consta de cuatro fases (Treagust.
1988; Anderson, Sheldon y Dubay, 1990;
Seymour y Longden, 1991):
1) ensayo previo, mediante la realización de
entrevistas individuales a un grupo
reducido de 8-10 alumnos/as por cada
nivel, de
cara
a
confeccionar un
cuestionario
adecuado
a
sus
conocimientos.
2) estudio
piloto,
consistente
en
la
administración del cuestionario provisional
(elaborado a partir de la fase anterior) a
un grupo de alumnos/as pertenecientes a
los diferentes niveles objeto de estudio;
3) reformación del cuestionario inicial a partir
de los datos suministrados por el estudio
piloto y la revisión realizada por los
compañeros
investigadores
y
los
profesores de ciencias correspondientes a
la muestra utilizada en la fase anterior;
4) administración del cuestionario definitivo a
la muestra objeto de nuestra exploración.
El
cuestionario
utilizado
contiene
19
cuestiones de diversos tipos: respuesta
abierta, elección múltiple y doble elección
<<respuesta –razón>> (Haslam y Treagust,
1987). Para evitar el carácter aleatorio de
ciertas respuestas o la información restringida
que se obtiene de alguna de ellas, se utilizan
diferentes preguntas para incidir en un mismo
aspecto (como propone Yarroch, 1991), y se
complementan las cuestiones más complejas
con una escala de fiabilidad, para que las y los
estudiantes expresen el grado de certeza en
sus afirmaciones. (En el anexo I se muestra, a
modo de ejemplo, algunas preguntas incluidas
en el cuestionario, que por su extensión no
reproducimos íntegramente. No obstante,
queda a disposición de quien lo solicite.)
En síntesis, la exploración se ha centrado
sobre los siguientes aspectos:
- Digestión de los alimentos: Se plantea una
situación problemática (digestión de la leche)
a partir de la cual se pregunta qué tipo de
sustancias obtenemos mediante dicho proceso
(complejas, sencillas, sustancias buenas….) y
donde se absorben.
- Relaciones entre el proceso digestivo y la
circulación de la sangre: Se utilizan tres
cuestiones. Las dos primeras consisten en
situaciones problemáticas: qué sucede
cuando estamos sin tomar alimentos
durante dos o tres días; si las sustancias
que transportan la sangre salen de los vasos
sanguíneos cuándo llegan a los músculos. En
la tercera se pregunta sobre el transporte de
los nutrientes a los órganos.
- Respiración y relación entre el dicho proceso
y la circulación de la sangre: Se indaga en
torno a la composición de los gases
inspirado y espirado: a las relaciones entre
el sistema circulatorio y el transporte de los
gases respiratorios (por qué respiramos más
de prisa después de correr 200m qué ocurre
cuando estamos buceando y contenemos la
respiración
o
cuando
dormimos);
al
transporte de oxígeno y dióxido de carbono
25
(por medio de dibujos esquemáticos y
preguntas
de
elección
múltiple);
y
cuestiones referidas a la necesidad de
oxígeno por los distintos órganos.
- Estructura celular de nuestro cuerpo: Para
ello, se incluyen tres preguntas. La primera
está relacionada con la noción general que
poseen los estudiantes sobre la célula y la
relación entre éstas y los órganos; en la
segunda se les facilita una relación de
órganos y se les pide que señalen si están
formados por células; la tercera incide en la
cuestión de las sustancias necesarias para
que las células realicen sus funciones.
El análisis de las respuestas de las alumnas y
los alumnos se basa en la regularidad y
coherencia que presentan a través de los
diferentes instrumentos empleados (diversos
ítems
del
cuestionario
y
entrevistas
individuales), tomando como referencia el
nivel conceptual establecido en la figura 1. En
resumen consta de las siguientes fases:
1) Una
vez
tabulados
los
datos
correspondientes a cada pregunta del
cuestionario, establecemos una serie de
concepciones específicas y esquemas
conceptuales sobre aspectos parciales de
los procesos objeto de estudio. Para ello,
contrastamos la correlación existente
entre las respuestas que dan las y los
estudiantes a aquellas cuestiones que se
refieren a los mismos aspectos (p.e.,
sustancias que se obtienen mediante la
digestión, sustancias que transporta la
sangre, destino de dichas sustancias…..).
26
2) Definición de los modelos conceptuales
que subyacen el conjunto de concepciones
puntuales
y
esquemas
conceptuales
relativos a las relaciones existentes entre
algunos
procesos
de
nutrición
(digestión/circulación,
respiración/circulación).
3) Identificación de los modelos conceptuales
correspondientes a cada uno de los
alumnos y alumnas pertenecientes a la
muestra utilizada. En aquellos casos en
que
sus
concepciones
parecían
incompletas
o
contradictorias,
recurriríamos
a
la
realización
de
entrevistas
individuales
para
su
clarificación.
DESCRIPCIÓN DE LOS MODELOS
CONCEPTUALES Y DISCUSIÓN DE LOS
RESULTADOS
Al margen del diferente grado de profundidad
con que se estudia la nutrición en los niveles
educativos explóralos, que lógicamente se
refleja en la riqueza de las concepciones de
los alumnos y las alumnas, la investigación ha
puesto de manifiesto la existencia de una
serie de modelos conceptuales comunes a
todos ellos, aunque extendidos de manera
desigual. Los diversos modelos encontrados
(referidos
tanto
alas
relaciones
digestión/circulación como a las relaciones
respiración/circulación) tienen un carácter
progresivo y están ordenados en función de
que sean más o menos acordes con el
conocimiento científico: no relacionados,
parcialmente relacionados y relacionados.
A. Modelos de relación entre digestión y
circulación sanguínea
Encontramos un total de seis modelos,
agrupados en torno a las tres categorías antes
mencionadas.
1. Modelos no relacionados
Clasificamos
en
este
grupo
aquellas
concepciones caracterizadas por la falta de
relaciones adecuadas entre el proceso
digestivo y la circulación sanguínea, en él
ámbito de la nutrición humana. En esta
categoría encontramos dos modelos, en
función de si las alumnas y los alumnos
mencionan o no el papel de la sangre en el
transporte
de
sustancias
nutritivas
procedentes de los alimentos.
Modelo 1
De las explicaciones de las y los estudiantes
encuadrados en este modelo (fig. 2) se
deduce que, para ellos, las sustancias que se
obtienen como consecuencia de la digestión
de los alimentos (proceso que entienden como
separación de las sustancias buenas y malas
que éstos contienen) no son recogidas por la
sangre, sino que recorren el tubo digestivo y
finalmente son eliminadas. Por lo tanto,
además de representar una visión incompleta
de la digestión, en este modelo se simplifica la
nutrición considerando que el simple tránsito
se sustancias a través del aparato digestivo
garantiza la supervivencia humana.
Modelo 2
La progresión de este modelo con respecto al
anterior estriba en que se admite que la
sangre transporta las sustancias nutritivas
obtenidas durante la digestión (en ocasiones
<<sustancias buenas>>), aunque se afirma
que éstas no salen de los vasos sanguíneos y,
por tanto, e desconoce su destino y el modo
en que son utilizadas. Así se deduce de
explicaciones como las siguientes:
Profesor. Una vez que la sangre llega, por
ejemplo, a los músculos, ¿qué ocurre con las
sustancias nutritivas que transporta?
Alumno (6º de EGB). Yo creo que esas
sustancias van recorriendo todo el cuerpo.
P. ¿Pero salen de los
(venas, arterias….) o no?
vasos
sanguíneos
A. No la sangre pasa por los músculos y otras
partes del cuerpo, pero no pueden salir
porque entonces no nos alimentarían.
Esta forma de entender el papel de transporte
de la sangre estaría relacionada con la
atribución al propio cuerpo de una serie de
funciones <<mágicas>> (para nutrirnos es
suficiente con que las sustancias nutritivas
vayan circulando con la sangre), que –en
definitiva- resultan exponente de la escasa
compresión de aspectos esenciales de los
procesos de nutrición humana.
Los modelos no relacionados se encuentran
ampliamente extendidos en 6º de EGB (57%
globalmente),
mientras
que
resultan
minoritarios en 8º de EGB y 1º de BUP (25%
y 11%, respectivamente) y –obviamente- no
se dan en 3º de BUP (fig. 6). Estos datos,
parecen confirmar una idea apuntada por
autoras como Gellert (1962), Nagy (1953) o
Carey (1985), en el sentido de que, para los
alumnos y las alumnas de estas edades, el
funcionamiento del cuerpo humano tiene un
carácter finalista: cada órgano/aparato realiza
una función específica, independientemente
de los demás, De ahí que la participación del
aparato digestivo y el sistema circulatorio en
la nutrición humana no se relacionen
correctamente.
Por otra parte, la existencia de dichos modelos
indica que, a pesar del grado de detalle con
que se estudian estas nociones en los niveles
básicos de enseñanza (quizás, precisamente
por eso), un gran número de estudiantes
elabora concepciones muy superficiales al
simplificar
la
nueva
información
para
acomodarla a su modo particular de percibir la
realidad.
2. Modelos parcialmente relacionados
El conjunto de concepciones correspondientes
a esta categoría de modelos, intermedia entre
la anterior y los que consideramos correctos
desde el punto de vista de la ciencia, se
caracteriza por un mayor reconocimiento del
papel de la sangre como medio de transporte
de nutrientes, aunque tampoco –en este casose alude claramente a las células como el
lugar en que son utilizados. Las respuestas de
los alumnos permiten diferenciar dos modelos
(figura 3).
Modelos 3.1
A través de las explicaciones que dan los
alumnos
a
las
diferentes
preguntas
27
formuladas en relaciono n estos aspectos, se
constata su creencia de que los procesos
relacionados con la nutrición tienen lugar en
los diferentes órganos de nuestro cuerpo:
Profesor. Supongamos que estamos sin tomar
alimentos durante dos o tres días ¿Qué ocurre
con las sustancias nutritivas que lleva la
sangre?
Alumna (8º de EGB). Se acabarían.
P. ¿Por qué?
A. Porque la sangre las lleva a los órganos de
nuestro cuerpo y allí se consume.
A. Las gastan para funcionar, pero no se
cómo.
P. ¿Los músculos están formados por células?
A. Sí.
P. Las sustancias nutritivas que obtenemos de
los alimentos. ¿son utilizadas por las células?
A. No, las células se alimentan por sí solas.
De ahí que sitúen el destino de las sustancias
nutritivas
en
dichas
estructuras,
desconociendo las relaciones existentes entre
los niveles macroscópicos (órganos) y
microscópicos (células).
P. ¿Cómo utilizan los órganos (por ejemplo,
los músculos) esas sustancias?
Modelo 3.2
Aunque en cierta medida, las concepciones
correspondientes a este modelo suponen un
avance con respecto al anterior (implican
aceptar que las sustancias nutritivas pueden
ser utilizadas en las células), presentan una
serie de contradicciones que justifican su
inclusión en la categoría de modelos
parcialmente relacionados: considerar que el
destino de las sustancias nutritivas son, en
unos casos, los órganos y en otros las células;
creer que unos órganos están formados por
células y otros no; o afirmar que se produce
un doble intercambio de sustancias nutritivas
entre la sangre y las células.
28
A la vista de los resultados (Fig. 6) podemos
afirmar
que
los
modelos
parcialmente
relacionados se detectan en todos los niveles
educativos investigados, aunque con diferente
grado de representatividad y significación.
Mientras que –hasta cierto punto- nos parece
lógico que en 6º de EGB el máximo grado de
relación entre digestión y circulación se sitúe
en el modelo 3.1 (37% del total), no
pensamos lo mismo con respecto al
porcentaje del estudiante del 8º de EGB y 1º
de BUP encuadrados en el mismo (14% y
18%), puesto que en estos niveles se puede
ampliar el estudio de la nutrición haciendo
referencia a algunos procesos celulares como
la obtención de energía o el crecimiento.
Aunque
la
existencia
de
cierta
<<controversia>> órganos-células, en cuanto
al destino de las sustancias nutritivas (modelo
3.2), no se halla muy extendida (10% en 8º,
18% en 1º de BUP y 22% en 3º de BUP), a
nuestro juicio, pone de manifiesto que la
entrada de nuevas informaciones al estudiar
estas nociones se ha traducido en un aumento
de vocabulario que, en la mayoría de los
casos, no ha modificado las concepciones
iniciales de las y los estudiantes, al no
producirse un aprendizaje significativo de los
nuevos contenidos. De sus explicaciones
decimos la existencia de un obstáculo
epistemológico, señalado por autores/as como
Dreyfus y Jungwirth (1988), Gagliardi (1988)
o
Caballer
y
Jiménez
(192):
el
desconocimiento
de
la
estructura
y
funcionamiento celular de nuestro cuerpo y,
en particular, de las relaciones entre los
procesos a nivel anatómico y sus referentes a
nivel celular.
3. Modelos relacionados
Constituyen una relación adecuada entre
digestión y circulación, a nivel que se ha
Modelo 4.2
Supone cierto grado de progresión con
respecto al modelo anterior, al entender que
todos los órganos están formados por células
y que los nutrientes obtenidos mediante la
digestión de los alimentos son necesarios para
realizado
la
investigación
(Fig.
1),
independientemente de que en los cursos más
avanzados se posea un mejor conocimiento de
las mismas. Dentro de esta categoría se
pueden diferenciar dos modelos, en función de
cual sea el destino de las sustancias nutritivas
(Fig. 4):
Modelo 4.1
Las concepciones correspondientes a este
modelo coinciden en señalar el papel de la
sangre como medio de relación entre
procesos: recoge las sustancias nutritivas
procedentes de la digestión y las transporta
hacia las células, en donde serán utilizadas
para la realización de determinadas funciones
(crecer, estar fuertes…).
Probablemente como consecuencia de un
conocimiento incompleto de la estructura y
organización celular de nuestro cuerpo, los
alumnos y las alumnas encuadrados en este
modelo afirman que determinados órganos
(pulmones, corazón, huesos….) no necesitan
nutrientes para realizar sus funciones (Fig. 5).
el
desarrollo
de
procesos
que
están
relacionados con la nutrición humana, los
cuales son imprescindibles –a su vez- para el
funcionamiento de los órganos.
Como cabría esperar a priori, el mayor grado
de relación entre los procesos objeto de
29
análisis se produce en 3º de BUP (70%
globalmente) y, en menor medida, en 8º de
EGB (43%) y 1º de BUP (49%), tal y como se
desprende de la figura 6. Los resultados en
estos últimos niveles pueden ser interpretados
en dos sentidos: si bien tienen de positivo que
alrededor de la mitad de la muestra posean
un conocimiento adecuado de las relaciones
digestión/circulación,
por
el
contrario,
muestran que no se produce progresión
conceptual entre ambos niveles, a pesar del
estudio de la nutrición humana incluyendo
lecciones específicas sobre el conocimiento de
la célula (estructura y funciones).
Abundando en el análisis de estos datos,
constatamos que es significativamente menor
el porcentaje de estudiantes encuadrados en
el modelo más avanzado, como consecuencia
de las dudas existentes en torno a si el
destino de las sustancias nutritivas que
transporta la sangre son todos los órganos o
una parte de ellos. En ese sentido, resulta
esclarecedor comprobar (Fig. 5) cómo las
mayores discrepancias se producen en
relación con una serie de órganos que realizan
funciones
muy
específicas
(pulmones,
corazón…)
o
bien
con
aquéllos
que
aparentemente no realizan ninguna actividad
(huesos), admitiendo –por el contrario- que
los órganos más relacionados con el
movimiento corporal (músculos), o que se
consideran
más
importantes
para
el
organismo (cerebro), precisan sustancias
nutritivas para su funcionamiento.
Así como en 8º de EGB y 1º de BUP estos
últimos resultados, coincidentes, por otra
parte, con trabajos como los de Caballer y
Jiménez (1992, 1993) sobre la célula, pueden
explicarse por la falta de consolidación de
determinados conceptos, no pensamos lo
mismo con respecto a los de 3º de BUP,
teniendo en cuenta que se trata de
estudiantes que han cursado biología y
química
con
un
elevado
grado
de
diferenciación conceptual.
4. Modelos de relación entre respiración
y circulación sanguínea
Tal vez como consecuencia de las dificultades
que plantea la comprensión del proceso
respiratorio y su relación con la circulación
sanguínea, la investigación ha puesto de
manifiesto la existencia de una amplia gama
de modelos conceptuales (nueve en total)
que, no obstante, se pueden agrupar en torno
a las tres categorías establecidas en el
apartado
anterior:
no
relacionados,
parcialmente relacionados y relacionados.
30
Modelos no relacionados
Los cinco modelos pertenecientes a esta
categoría (Fig. 7 y 8) tienen en común no
identificar la respiración como un proceso
celular y, por consiguiente, no relacionar
correctamente el papel de la sangre como
medio de transporte del oxígeno desde los
pulmones a las células y del dióxido de
carbono desde éstas hasta el aparato
respiratorio. Dichos modelos, clasificados de
menor a mayor grado de relación y
diferenciación
conceptual,
presentan
las
siguientes características:
Modelo 1
Supone considerar la respiración como un
proceso que tiene lugar en los pulmones,
mediante la entrada de oxígeno y la salida de
dióxido de carbono. La existencia de este
modelo incluye concepciones como las
siguientes: a) el aire que entra a los pulmones
contiene solamente oxígeno, gas necesario
para vivir; b) el aire que aspiramos sólo
contiene dióxido de carbono (que se origina a
partir del oxígeno o es el mismo que entró al
inspirar); c) la sangre no transporta oxígeno
ni dióxido de carbono (este último es tóxico).
Figura 7
Modelos respiración/circulación (no relacionados 1)
CO2
Aire
Aire
O2
CO2
O2
CO2
Pulmones
Pulmones
Aire
O2
O2
O2
CO2
CO2
Sistema circulatorio
Órganos
Sistema circulatorio
Órganos
Pulmones
Células
Células
Modelo 1
Modelo 2.1
Modelo 2.2
31
Figura 8
Modelos respiración/circulación (no relacionados 2) y parcialmente relacionados.
Aire
O2
CO2
Aire
Aire
O2
O2
CO2
CO2
Pulmones
Pulmones
Pulmones
O2
O2
CO2
O2
CO2
Sistema circulatorio
Sistema circulatorio
Sistema circulatorio
¿?
O2
O2
O2
O2
¿?
CO2
CO2
Órganos
Órganos
O2
O2
¿?
O2
O2
Células
Modelo 3.1
32
¿?
Algunos Órganos
Células
Modelo 3.1
Células
Modelo 4
Modelo 2.1
Aunque los alumnos y alumnas encuadrados
en este modelo admiten que la sangre pueda
transportar oxígeno, entienden la respiración
como un proceso principalmente pulmonar y
atribuyen al sistema circulatorio un papel
secundario: a) la sangre transporta oxígeno
pero éste no sale de los vasos sanguíneos
(sólo circula), por tanto, se desconoce su
destino y utilidad; b) la sangre no transporta
dióxido de carbono, ya que dicho gas se
origina en los pulmones.
Esta aparente contradicción no es tal para las
y los estudiantes, como se comprueba a
través 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. Si
no fuese así nos moriríamos.
P. Además de los pulmones, ¿qué otros
órganos necesitan oxígeno?
A. No lo sé. Creo que solamente lo necesitan
los pulmones.
inspirar), se admite que la sangre lo
transporta. No obstante, ello no implica
entender su relación con los procesos de
nutrición (se afirma que se origina en los
órganos, el corazón o la propia sangre), sino
que –probablemente- constituya un ejemplo
de
la
<<distorsión>>
de
nuevas
informaciones que no han sido comprendidas
suficientemente.
Modelo 3.1
Junto con el modelo siguiente, supone un
importante avance con respecto a los
anteriores. En él se considera que el oxígeno
que transporta la sangre sale de los vasos
sanguíneos y va a las células. Sin embargo,
consideramos que no se establecen relaciones
adecuadas entre respiración y circulación,
como se deduce de explicaciones de las y los
estudiantes que afirman que el oxígeno es
necesario sobre todo en los pulmones o
cuando se refieren a un doble intercambio de
dicho gas entre la sangre y las células:
Profesor. Supongamos que la sangre que
circula por estos vasos sanguíneos (señala la
muñeca de un brazo) ha llegado a la mano.
¿Qué sustancias de las que transporta la
sangre son necesarias para el funcionamiento
de los dedos?
P. Antes me has dicho que la sangre
transporta sustancias nutritivas por todo el
cuerpo; ¿lleva también oxígeno y dióxido de
carbono?
Alumna (1º de BUP). Los dedos necesitan
glucosa, proteínas, vitaminas y oxígeno.
A. Oxígeno sí, pero dióxido de carbono no
porque como es tóxico nos moriríamos.
A.
En las células.
P.
¿Cómo?
P. Cuando la sangre llega a órganos como los
músculos, ¿qué ocurre con el oxígeno que
transporta?
A. No lo sé.
P. Quiero decir, si el oxígeno sale de las
arterias y es utilizado en los músculos.
A. No, el oxígeno recorre el cuerpo pero no
puede salir de las venas.
P. Entonces, ¿Cómo
músculos funcionen?
es
posible
que
los
A. Porque tomamos alimentos como la leche o
la carne, que nos dan mucha energía.
Modelo 2.2
SE diferencia del modelo anterior en cuanto al
origen del dióxido de carbono: aunque la
mayor parte de dicho gas se produce en los
pulmones (o es el mismo que entró al
P. Pero ¿cómo utilizan esas sustancias?
A. Sé que lo estudió el año pasado, pero no
me acuerdo.
P. Una vez que las células realizan sus
funciones (aunque no te acuerdes cuáles son?,
¿se producen algunas sustancias de desecho?
A. Sí. Creo que las células producen
vitaminas, oxígeno y otros desperdicios que
pasan a la sangre para poderlos expulsar.
P. ¿No habías dicho que el oxígeno se obtiene
en los pulmones?
A. La mayoría se produce en los pulmones,
pero una parte va a las células para que
puedan realizar sus funciones.
P. Entonces, ¿en qué quedamos?: ¿el oxígeno
pasa de la sangre a las células o de las células
a la sangre?
A. El oxígeno va a las células, pero ellas
también dan oxígeno a la sangre.
33
En relación con el dióxido de carbono, dichos
estudiantes consideran que se origina en los
pulmones, por lo que, en conjunto, se trata de
un modelo básicamente pulmonar.
Modelo 3.2
Se diferencia del modelo anterior únicamente
en cuanto al origen del dióxido de carbono,
admitiendo que, aunque la mayor parte de
dicho gas se obtiene en los pulmones,
también se produce en los órganos, el corazón
o la propia sangre.
Con excepción de 3º de BUP, una amplia
mayoría de alumnos y alumnas pertenecientes
a los diferentes niveles educativos explorados
(Fig. 11) poseen concepciones encuadrables
en lo que hemos denominado modelos no
relacionados (considerados globalmente: 92%
en 6º de EGB, 67% en 8º de EGB y 85% en
1º de BUP. No obstante, comprobamos ciertas
variaciones de unos niveles a otros:
- En 6º de EGB predominan los modelos
menos avanzados, constatándose dos tipos
de
concepciones:
a)
considerar
la
respiración como un proceso básicamente
pulmonar, minimizando el papel de la sangre
en el transporte de gases (modelo 2.1); b)
admitir que la sangre transporta oxígeno
hacia las células, pero desconociendo su
utilidad y afirmar que el dióxido de carbono
se origina en los pulmones. En ambos casos
se pone de manifiesto que la enseñanza no
modifica –sustancialmente- la creencia de
que la respiración se realiza en los
pulmones, obteniéndose (a lo sumo) nuevas
informaciones que no han sido incorporadas
34
al núcleo
iniciales.
central
de
sus
concepciones
- En 8º de EGB y 1º de BUP, con resultados
similares, se produce cierta progresión hacia
modelos no relacionados más avanzados
(3.1 y 3.2), aunque subsisten concepciones
propias de niveles anteriores (un tercio de
alumnos en modelos 2.1 y 2.2). Sin
embargo, tampoco en este caso, dichos
avances suponen establecer relaciones
adecuadas entre respiración y circulación,
concretándose
–principalmenteen
la
elaboración de concepciones incompletas (la
sangre transporta oxígeno hacia las células y
dióxido de carbono hasta los pulmones) y la
aparición de nuevos errores conceptuales
(las células producen oxígeno; el dióxido de
carbono se origina en los pulmones, algunos
órganos o el corazón; etc.)
Estos resultados ponen de manifiesto las
dificultades que encuentran y los estudiantes
para comprender los aspectos esenciales del
proceso respiratorio y su relación con el
sistema circulatorio, cuestión que ha sido
señalada en investigaciones como las de
Arnaudin y Mintzes (1985), García Zaforas
(1991) y Pérez de Eulate (1992). En
particular, hay que destacar el escaso
aprendizaje que realizan los alumnos y
alumnas de 8º de EGB y 1º de BUP, así como
la falta de progresión entre dichos niveles, por
tratarse de nociones básicas que son
abordadas con cierto grado de profundidad.
Figura 9
Modelos respiración/circulación (relacionados)
Aire
Aire
O2
O2
CO2
CO2
Pulmones
Pulmones
O2
O2
CO2
2
Sistema circulatorio
O2
Sistema circulatorio
CO2
O2
CO2
Células
Modelo 5.1
CO2
Alguno Órganos
Algunos Órganos
O2
CO2
O2
CO2
Células
Modelo 5.2
35
36
5. Modelos parcialmente relacionados
En este grupo incluimos un modelo cuyas
concepciones sobre las relaciones entre
respiración y circulación tienen en común
situar el proceso respiratorio en los órganos
(Fig. 8): considerar que las sustancias
nutritivas y el oxígeno son llevados a los
diferentes órganos de nuestro cuerpo, que en
ellos son utilizadas para realizar las funciones
vitales, y que –como consecuencia de dichos
procesos- se obtiene dióxido de carbono.
Evidentemente, esta forma de entender la
respiración supone una visión incompleta de
su relación con la nutrición humana, al
desconocer que dicho proceso tiene lugar en
las células.
Aunque se trata de un modelo con escasa
representación en los niveles investigados, su
existencia pone de manifiesto que algunos
alumnos y alumnas simplifican los procesos de
nutrición (en este caso, las relaciones
respiración/circulación) situándolos en los
órganos
como
consecuencia
del
desconocimiento
de
la
estructura
y
organización celular del cuerpo humano.
A nuestro juicio, este modelo podría constituir
un nivel intermedio adecuado para cursos
como 6º de EGB e incluso 8º de EGB, en
calidad de paso previo al estudio de los
procesos celulares en cursos posteriores. Por
el contrario, la introducción prematura de
nociones de tanta complejidad en EGB trae
como
consecuencia
la
elaboración
de
concepciones alternativas y una escasa
relación entre los procesos objeto de estudio,
tal y como acabamos de señalar.
Modelos relacionados
Se incluyen en este tipo de modelos aquellas
concepciones que relacionan correctamente
respiración y circulación, al nivel elemental
con que se ha planteado esta investigación
(Fig. 1). Es decir, hay que entender que el
proceso respiratorio tiene lugar en las células
y atribuir al sistema circulatorio el papel de
transporte de oxígeno desde los pulmones
hacia las células, y del dióxido de carbono
(producido como desecho en el transcurso de
dicho proceso), desde éstas hasta los
pulmones.
Como
en
el
caso
de
los
modelos
digestión/circulación, algunas respuestas de
los alumnos y las alumnas permiten
diferenciar dos submodelos (Fig. 9) en función
de que sitúen la respiración en todos los
órganos (modelo 5.2) o sólo en una parte de
ellos (modelo 5.1).
Solamente encontramos este tipo de modelos
en 8º de EGB, 1º de BUP y 3º de BUP (Fig.
11). Mientras que en los dos primeros resulta
minoritario el porcentaje de alumnos y
alumnas que establecen relaciones adecuadas
entre respiración y circulación (21% y 8%,
respectivamente), este tipo de modelos se
encuentra ampliamente extendido en 3º de
BUP (69% si consideramos ambos modelos
globalmente).
Los resultados correspondientes a 8º de EGB y
1º de BUP confirman argumentaciones
realizadas en apartados anteriores, en el
sentido
de
que
existe
una
escasa
correspondencia entre las previsiones de la
enseñanza (tal y como aparece en el currículo
y los libros de texto) y el aprendizaje que
logran los alumnos y alumnas.
Por otra parte, aunque los resultados de 3º de
BUP nos parecen lógicos, dado el nivel
elemental con que se ha planteado esta
investigación,
creemos
que
deben
ser
relativizados, por tres razones:
a) Casi una tercera parte de la muestra se
encuentra en modelos no relacionados
(aunque se trata del más avanzado) o
parcialmente relacionados. Muestran, por
tanto, concepciones alternativas propias
de niveles inferiores.
b) Solamente el 17% del total se agrupa en
el modelo relacionado más avanzado
(5.2), mientras que un 50% presenta
algunas dudas con respecto al destino del
oxígeno que transporta la sangre. Como
se desprende de la figura 10, un
porcentaje elevado de estudiantes afirma
que órganos como los huesos, dedos,
riñones o estómago no necesitan oxígeno
para desempeñar sus funciones.
c) A través de algunas respuestas de las y
los estudiantes, constatamos errores
importantes, como desconocer en qué
orgánulos
celulares
tiene
lugar
la
respiración celular y qué sustancias son
necesarias para ello.
Profesor. ¿En qué consiste la respiración?
Alumno. La respiración es un proceso que se
produce en todas las células de nuestro
cuerpo 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 sustancias
necesarias?
A. Por ejemplo, glucosa.
P. En los casos en que no se dispone de esta
sustancia, ¿qué otros nutrientes pueden ser
utilizados?
A. Por ejemplo
aminoácidos.
vitaminas,
proteínas
y
Aunque nuestro propósito no haya sido
analizar en profundidad las ideas de estos
alumnos, los resultados nos deben hacer
reflexionar sobre la idoneidad de los métodos
de enseñanza habituales para modificar
concepciones
erróneas
y
propiciar
aprendizajes significativos.
CONCLUSIONES
Como hemos puesto de manifiesto a lo largo
de este artículo, buena parte de las
concepciones de los alumnos y alumnas sobre
aspectos específicos de los diferentes procesos
implicados en la nutrición humana (digestión,
respiración, circulación...) se encuentran
organizados en su estructura conceptual,
llegando a constituir verdaderos esquemas o
teorías (modelos conceptuales), a partir de los
cuales
podemos
interpretar
dichas
concepciones. Por otra parte, si –como hemos
señalado- estos modelos suponen el bagaje
conceptual con que los estudiantes afrontan el
aprendizaje
de
nuevas
nociones,
su
conocimiento resulta de gran utilidad para la
planificación de la enseñanza.
Los resultados obtenidos han puesto de
manifiesto
el
predominio
de
modelos
conceptuales no relacionados o parcialmente
relacionados, caracterizados por no identificar
adecuadamente
el
papel
del
sistema
circulatorio con los procesos de digestión y
respiración..
No
obstante,
encontramos
diferencias significativas al comparar la
comprensión
de
las
relaciones
digestión/circulación
con
las
de
respiración/circulación: mientras en el primer
grupo se constata cierto conocimiento en la
mayoría de los cursos investigados, la
comprensión
de
las
relaciones
entre
respiración y circulación resulta,mucho más
problemática, incluso en niveles superiores.
Comparando los datos relativos a los
diferentes
niveles
educativos,
podemos
afirmar que, si bien se aprecian ciertas
diferencias entre 6º y 8º de EGB o de 3º de
BUP con el resto de los niveles, no existe
progresión importante entre 1º de BUP y 8º
38
de EGB (en algunos casos constatamos un
retroceso), a pesar de que dichos estudiantes
hayan profundizado en el estudio de la
nutrición humana. Si además tenemos en
cuenta las precisiones realizadas al referirnos
a los resultado sen 3º de BUP, podemos
concluir que la enseñanza habitual no
contribuye, de manera efectiva, a que los
alumnos reestructuren sus concepciones
iniciales, desarrollando modelos relacionados
que sean acordes con el conocimiento
científico.
Sin pretender realizar un análisis exhaustivo
de las causas que motivan los resultados
comentados, podemos señalar una serie de
factores que, entre otros, pueden estar en la
base los mismos:
a) De acuerdo con argumentaciones como las
de Driver, Guesne y Tiberghien (1985), el
razonamiento infantil presenta ciertos
rasgos diferenciales (pensamiento dirigido
por la percepción, enfoque limitado,
causalidad lineal y simple, etc.) que, a
nuestro juicio, dificultan la elaboración de
modelos relacionados. Por otra parte, si
como señalan Pozo, Gómez Crespo, Limón
y Sanz Serrano (1991), las características
de las teorías implícitas de los alumnos y
las alumnas difieren claramente del modo
en que se estructuran las teorías
científicas, parece lógico que la enseñanza
habitual no produzca un acercamiento
suficiente entre ambas, prevaleciéndolas
teorías personales que, a lo sumo, sufren
pequeñas
reestructuraciones
que
no
modifican sustancialmente sus elementos
esenciales.
b) El análisis del currículo y los libros de
texto (Núñez, 1994) pone de manifiesto
que la enseñanza de la nutrición humana
adolece de una serie de deficiencias, en
parte indicadas por Del Carmen (1993),
entre las cuales podríamos citar: ausencia
de una visión global de lo que se está
enseñando (es decir, no se fomenta el
aprendizaje de conceptos básicos y
generales), falta de progresión en los
contenidos (no se suele establecer un
grado de diferenciación adecuado en
función del nivel educativo de que se
trate), escasa relación entre los contenidos
que se enseñan (la enseñanza de la
nutrición
se
efectúa
de
forma
compartimentada y sesgada, estudiando
cada proceso por separado y prestando
más atención a los detalles específicos que
al establecimiento de relaciones entre
ellos) o planificación de la enseñanza sin
tener en cuenta los conocimientos previos
de los alumnos y alumnas a que se dirige.
c) Aspectos
socioculturales,
como
la
influencia del entorno familiar de los
alumnos o el papel de los medios de
comunicación
pueden
determinar
la
elaboración de concepciones alternativas
que difieren claramente del conocimiento
científico. En este sentido se expresan
autores como Solomon (1987), Driver
(1989) o Llorens, De Jaime yLlopis (1989),
indicando el papel del lenguaje en el
aprendizaje de conceptos.
A partir de las argumentaciones realizadas,
parece evidente que el estudio de la nutrición
precisa de un diseño conceptual y un enfoque
didáctico diferentes de los que se vienen
realizando tradicionalmente. En esta línea, se
ha elaborado una propuesta didáctica que
contempla el diseño conceptual de la nutrición
humana de manera global e integrada, a la
vez que plantea su enseñanza siguiendo una
secuencia acorde con el constructivismo
orientado a la consecución del cambio
conceptual (Driver, 1988; Posner, Strike,
Hewson y Gertzog, 1982, entre otros).
Los resultados obtenidos como consecuencia
de supuesta en práctica en aulas de 8º de
EGB muestran que una amplia mayoría de las
y los estudiantes participantes en nuestra
intervención didáctica establecen relaciones
adecuadas entre los diversos procesos de
nutrición, adquiriendo, al mismo tiempo, una
visión global e integrada de dicha función. En
un próximo trabajo daremos cuenta de las
características de la propuesta didáctica y
ofreceremos una mayor concreción de estos
resultados.
39
ANEXO I
40
SOY EL TORRENTE
SANGUÍNEO DE JUAN*
Lo que ocurre en el interior de los 120 000 km
de mi intrincada red de conductos determina,
más que nada, el estado de salud o de
enfermedad de Juan.
J. D. Ratcliff
Todo en mí es de enormes proporciones. Soy
un sistema de transporte de 120 000
kilómetros, distancia superior al recorrido de
cualquier línea aérea mundial. Recojo la
basura y sirvo de mensajero a sesenta
billones de clientes, o sea, 13 500 veces el
número de seres humanos que pueblan el
planeta. Mi clientela está integrada por las
células del organismo de Juan.16 Yo arrastro
sus desechos y les llevo los elementos
esenciales para la vida. Soy el torrente
sanguíneo de Juan.
Él suele imaginarme como un río de perezosa
corriente, pues no parece advertir la frenética
actividad que hay en mí en todo momento. En
el segundo que transcurre durante un
parpadeo, 1 200 000 glóbulos rojos míos
concluyen su ciclo vital de 120 días y
sucumben, En ese mismo segundo la médula
ósea de Juan, principalmente la de sus
costillas, huesos craneales y vértebras,
produce un número igual de eritrocitos. En el
tiempo que dura la vida humana, los huesos
llegan a producir una media tonelada de
glóbulos rojos. En su corta existencia, cada
una de estas células hace unos 75 000 viajes
de ida y vuelta desde el corazón de Juan hasta
otras regiones de su organismo.
¿Cómo llevo a cabo mi recorrido por todo el
cuerpo? El corazón es la bomba principal que
me impulsa, y yo diría que no muy
eficazmente en cuanto a mover mi masa. Su
fuerza impelente obra a intervalos y
corresponde a las grandes arterias regular mi
flujo expandiéndose a cada contracción
cardiaca y estrechándose en las pausas entre
dos contracciones consecutivas, para que yo
llegue como corriente continua hasta las
regiones más alejadas. Cuando la sangre va a
regresar por las venas hasta el corazón, su
presión 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 de
edad. En números anteriores de Selecciones ya han
hablado de sí mismos varios órganos de su cuerpo.
tales condiciones, de no intervenir otra fuerza,
la sangre no regresaría.
Sin embargo, sigo desplazándome en sentido
contrario, desde los dedos de los pies hasta el
corazón, gracias a ciertos músculos que no
forman parte del aparato circulatorio. Esto
parecerá extraño, pero así es: al contraerse
los músculos de las piernas de Juan, oprimen
las venas y hacen subir la sangre (las válvulas
situadas a trechos regulares en el interior de
las venas impiden el reflujo o retroceso de mi
masa líquida). Ello explica que andar sea un
excelente
ejercicio
para
estimular
la
circulación. (Cuando las válvulas no cierran
bien, las venas se pueden obstruir con sangre
coagulada. Al dilatarse demasiado, la vena se
vuelve varicosa, alteración casi siempre
dolorosa y que causa muchas molestias).
La sangre que circula por mi intrincado
sistema
de
conductos
consta
fundamentalmente
de
glóbulos
rojos
(llamados también eritrocitos y hematíes),
plaquetas
y
una
gran
variedad
de
componentes solubles, como el colesterol, el
azúcar, las sales minerales, las enzimas y las
grasas; todos estos componentes están
inmersos y flotan en un líquido: el plasma
sanguíneo.
Para
asegurar
el
volumen
adecuado y la tensión sanguínea normal, debo
mantener siempre la liquidez adecuada. Y
para no exponerme a ningún riesgo al
respecto, recibo virtualmente toda el agua que
ingiere Juan; los excesos se eliminan por la
orina, el sudor y el aire expelido en la
respiración. Cuando escasea el agua ingerida,
retengo hasta la última gota y pido auxilio
urgente. Por esta razón, los heridos graves
suplican que les den de beber.
Todo el mundo ha oído hablar de los
principales grupos sanguíneos: A, B, AB y O.
Pero contengo además una gran variedad de
factores diversos (M, N, P, Rh, etcétera) y
continuamente se descubren otros. Cada día
resulta más evidente la posibilidad de que la
sangre de Juan sea tan personal y
característica como sus huellas dactilares;
parece
que
no
existen
dos
sangres
completamente iguales. En realidad, sería
posible tomar una muestra de sangre de todos
los espectadores de un gran estadio y, un año
después, al repetirles la prueba, volver a
sentar a cada uno en el mismo asiento que
había ocupado antes, según las características
personales de su composición sanguínea.
En mi labor primordial de distribuir oxígeno y
elementos nutricios a las células, me
desempeño de manera semejante a un
sistema urbano de aprovisionamiento de agua
41
potable. El corazón funciona como una bomba
aspirante e impelente que hace llegar la
sangre hacia las arterias, cuyo calibre va
disminuyendo gradualmente hasta los vasos
capilares. En esta enmarañada red, que
conecta las arterias con las venas, es donde
realmente cumplo mis funciones.
Los capilares son tan angostos que, al llegar a
ellos, los glóbulos rojos tienen que ponerse
“en fila india” para poder pasar, y en
ocasiones hasta se deforman. Pero en el
segundo que aproximadamente tardan en
hacerlo, se produce un verdadero torbellino de
actividad. Ocurre algo semejante a la
descarga de un camión de mercancías que se
vuelve a carga inmediatamente con objetos ya
inútiles. Lo más importante de lo que se
descarga es, desde luego, el oxígeno; el
bióxido de carbono que resulta de las
combustiones celulares constituye el principal
producto de desecho que hay que transportar
rumbo a su eliminación final.
Pero es asombrosa la variedad de las demás
sustancias que hay que llevar hasta los
tejidos. Sólo que las necesidades de las
células de los diferentes tejidos no son, de
ninguna manera, las mismas. Unas necesitan
una pizca de cobalto; otras, ciertas sales
minerales, vitaminas, hormonas, glucosa,
grasas, aminoácidos o simplemente agua.
Cuando
Juan
hace
ejercicio
corporal,
aumentan enormemente las cantidades de
todos estos productos que necesitan sus
tejidos. La piel se le enrojece, signo de que los
capilares funcionan al máximo. Durante el
sueño, las exigencias celulares de elementos
nutritivos se reducen al mínimo y más del
noventa por ciento de los capilares dejan de
funcionar.
La salud de Juan depende, en último término,
del perfecto estado de sus capilares. Él está
convencido de que respira con los pulmones,
come con la boca y absorbe los alimentos con
el intestino. En realidad, todas esas funciones
las desempeñan sus capilares. Por ello, su
médico
observa
atentamente
con
el
oftalmoscopio el fondo del ojo cada vez que le
hace un reconocimiento, pues la retina es el
único lugar del organismo donde los capilares
son claramente visibles. Si los ve obstruidos y
dilatados, esa alteración sería signo de que la
salud de Juan ha decaído.
Para ahorrar a Juan cualquier trastorno, vivo
con la constante preocupación de no
desviarme de la normalidad. Si me entero de
alguna pérdida de sangre, ya sea por una
cortadura leve o por lesión de arma de fuego,
inmediatamente envío hasta la herida mis
42
plaquetas. En unos segundos estos elementos
tapan temporalmente la brecha. Al mismo
tiempo,
movilizo
otras
defensas
más
vigorosas. La fibrina es una sustancia esencial
para cerrar las heridas. De ordinario no está
presente en la sangre, pues podría obstruir
con coágulos las arterias y causar la muerte
casi instantáneamente. Pero siempre tengo a
mano las materias primas necesarias para la
producción de fibrina y llevo también las
enzimas
indispensables
para
hacer
la
operación química que las transforma en dicha
sustancia. Puedo hacer que se inicie este
proceso en unos cuantos segundos. Después
de que la situación de urgencia ha quedado
superada, dispongo del tiempo necesario para
aportar las materias primas que se precisan a
fin de tapar definitivamente la brecha.
Toda solución de continuidad en mi sistema de
conductos representa para mí un grave estado
de urgencia, pero una amenaza mayor aún
son los intrusos de todo tipo, como el virus de
la gripe, los granos de polen, las astillas y
otros
muchos
que
forman
una
lista
interminable. Sin embargo, cuento con armas,
llamadas anticuerpo, contra más de un millón
de esta clase de invasores; cada anticuerpo
puede atacar a uno, y solamente a uno, de
estos enemigos. Es como disponer de una
fuerza policial de un millón de hombres, cada
uno de los cuales está especializado en cierto
delito.
La propiedad más notable de mis anticuerpos
acaso sea su memoria. Aunque Juan no se
acuerda ya de las paperas que tuvo a los seis
años de edad, mis anticuerpos contra ese
virus específico si las recuerdan, no obstante
los 41 años transcurridos. Si algunas
partículas del virus de esta enfermedad
llegaran a penetrar en el organismo de Juan,
esos
anticuerpos
las
destruirán
persiguiéndolas como el lebrel a la liebre.
Claro que él no se percata de que en su
interior se está librando una lucha a muerte.
Una vez que han perecido, otros elementos
celulares blancos, los fagocitos, se apresuran
a devorar los restos de ambos. Soy muy
escrupuloso en cuanto a limpieza y, por ende,
en mis dominios nunca tolero cadáveres
insepultos.
En el tiempo necesario para leer esta frase, se
habrán incorporado a mí miles de millones de
anticuerpos de refresco. Y es que, si no
contara con esa protección, hasta la más leve
infección representaría un peligro mortal para
Juan.
Teniendo en cuenta lo riguroso de mis
necesidades, no es extraño que sea yo víctima
de un sinnúmero de padecimientos. Al
acumularse el calcio en las arterias, pueden
endurecerse hasta adquirir la consistencia de
una tubería de barro. Además, la grase de
deposita en sus paredes y llega a ocluir la luz
de los vasos. De esta alteración pueden
derivar muchas calamidades: desde la
gangrena en los dedos del pie hasta un ataque
de apoplejía o un síncope cardíaco mortal. Si
mi contenido de azúcar (glucosa) aumentara
excesivamente, Juan sería diabético, y si se
redujera a concentraciones muy bajas, le
sobrevendría hipoglucemia, con palpitaciones,
palidez, sudoración, vértigo y debilidad
general.
La escasez o la mala conformación de los
glóbulos rojos redunda en anemia.
Mis glóbulos blancos pueden disminuir mucho
en número en el estado patológico llamado
agranulocitosis, capaz de causar la muerte en
unos cuantos días si no se detiene la infección
causal mediante el empleo de antibióticos.
Pero también existe el otro extremo; los
leucocitos llegan a aumentar de una cifra
normal de 6 000 u 8 000 por milímetro cúbico
de sangre hasta 100 000 o más en los casos
de leucemia.
¿Puede Juan hacer algo para aliviar mi pesada
carga? Sí, mucho. En primer lugar, vigilarse la
tensión arterial, pues cuando es demasiado
alta me somete a un sobreesfuerzo continuo.
Afortunadamente, hay medicamentos eficaces
para mantener la tensión a niveles que no
entrañan peligro. El ejercicio corporal es
absolutamente imprescindible para que yo
circule bien. Otro renglón importante es la
alimentación: se ha demostrado que el exceso
de grasas en la comida acorta la vida.
En suma, necesito mucho más cuidado que
otros tejidos y órganos. Pero vale la pena esta
solicitud especial que hay que dispensarme,
pues la buena salud de los demás órganos de
Juan depende en gran medida de mí.
43
SOY EL PULMÓN DE JUAN*
J. D. Ratcliff
Un vistazo al interior de ese delicado órgano
esencial, merecedor de un trato más
considerado que el que suele recibir.
Ustedes
conocen
muchas
personas
semejantes a Juan. Él tiene 47 años, es
próspero y vive feliz con su esposa.
Yo soy su pulmón derecho, y me corresponde
el privilegio de hablar porque soy algo más
grande que mi compañero, situado en el lado
izquierdo del tórax. Tengo tres lóbulos (o
compartimientos) separados, mientras que el
otro sólo tiene dos. Juan se llevaría una
sorpresa si me viera, pues piensa que soy una
especie de vejiga vacía, de color rosa, que
cuelga dentro del tórax. Pero no estoy vacío;
la realidad es que, si me cortaran, ofrecería el
aspecto de una esponja de goma para baño.
Además, mi color no es rosado. Lo fue cuando
Juan era muy pequeño. En la actualidad,
después de haber consumido un cuarto de
millón de cigarrillos y de haberme inflado unos
quinientos
millones
de
veces
en
la
contaminada atmósfera de las ciudades, tengo
un feo color gris moteado de negro.
En el tórax de Juan hay tres compartimientos
separados y herméticamente cerrados: en uno
me encuentro yo, en el otro se aloja el pulmón
izquierdo y en el último de halla el corazón.
Cuelgo holgadamente en mi compartimiento y
peso alrededor de medio kilo.
Como no tengo músculos, desempeño un
papel pasivo en los movimientos de la
respiración. Hay un vacío parcial en mi
compartimiento; por consiguiente, cuando se
dilata el tórax de Juan, me dilato yo. Cuando
él exhala, yo me desinflo. Se trata
simplemente de un mecanismo de retroceso.
Si llegara a ocurrir que la pared del tórax se
perforara en un accidente, dejaría de existir el
vacío parcial y yo quedaría colgando lacio, sin
trabajar, hasta que sanara la herida y se
volviera a hacer el vacío.
Veamos más de cerca cómo estoy constituido.
La tráquea, que mide unos doce centímetros
de longitud, se divide en la parte inferior en
dos conductos bronquiales principales: uno
unido a mí y el otro a mi compañero. Luego
comienzo a ramificarme como un árbol
invertido. Primero en las ramas bronquiales y
por último en los diminutos bronquíolos, que
*
En Selecciones del Reader’s Digest, abril, 1983, pp.
107-111.
44
miden un cuarto de milímetro de diámetro.
Todos ellos son sencillamente conductos de
aire. El verdadero trabajo lo realizo en los
alvéolos: los microscópicos sacos de aire que
se agrupan como racimos de uvas. Hay en mí
unos
250
millones
de
alvéolos
que,
extendidos, cubrirían con su tejido alrededor
de media cancha de tenis.
Cada alvéolo está cubierto por una maraña de
capilares. El corazón impulsa la sangre hacia
un extremo de cada capilar, y los glóbulos
rojos, uno por uno, lo recorren más o menos
en un segundo. A continuación ocurre algo
asombroso. A través de la membrana finísima
de la pared capilar, los glóbulos rojos
descargan su desecho de anhídrido carbónico
en mis alvéolos. Simultáneamente toman el
oxígeno que entra por el otro extremo. Es una
especie de tienda de intercambio: por un
extremo de los capilares la sangre entra de
color azulado y por el otro sale de un vivo
color rojo cereza.
Los órganos más importantes de Juan –sobre
todo, el corazón- funcionan por control
automático. Lo mismo ocurre conmigo la
mayor parte del tiempo, aunque también
estoy sujeto al control voluntario de mi amo.
De niño, cuando Juan hacía berrinches, en
ocasiones contenía la respiración hasta
ponerse un poco morado. Su madre se
preocupaba, aunque sin razón, pues mucho
antes de que sufriera verdaderos perjuicios, la
respiración automática se hubiera hecho cargo
y el pequeño habría comenzado a respirar,
aunque no quisiera.
La acción automática de mis funciones
respiratorias está regulada por el bulbo
raquídeo –la protuberancia donde la médula
espinal se inserta en el cerebro-, que es un
detector químico asombrosamente sensible.
Durante el ejercicio enérgico, los músculos
consumen pronto el oxígeno y descargan el
desecho de anhídrido carbónico. Conforme se
acumula este gas, la sangre se vuelve un poco
ácida. El centro de control de las funciones
respiratorias
detecta
esto
de
manera
instantánea y me envía la orden de que
trabaje más aprisa. Si la acidez aumenta
demasiado, como ocurre cuando Juan hace un
ejercicio enérgico, el centro de control me
ordena que también haga más profunda la
respiración: es lo que llamamos “el segundo
aliento”.
Cuando Juan está sentado necesita unos
dieciséis litros de aire cada minuto; en la
marcha, necesita unos veinticuatro; en la
carrera,
unos
cincuenta.
Recostado
tranquilamente en la cama, necesita unos
ocho litros de aire cada minuto. Para
inhalarlos respira unas dieciséis veces por
minuto, es decir, inhala poco menos de medio
litro de aire cada vez que respira. (Yo puedo
recibir ocho veces esa cantidad, que sólo me
infla en parte). Sin embargo, no todo ese
medio litro de aire me llega a mí; un tercio se
escapa sin rumbo fijo por la tráquea y otros
conductos.
de limpieza propiamente dicha la realizan los
cilios: pelillos microscópicos que cubren, en
cantidad de decenas de millones, todos mis
conductos respiratorios. Como trigo al viento,
los cilios se agitan hacia atrás y adelante
cerca de doce veces por segundo. Moviéndose
hacia arriba, empujan los desechos hacia la
garganta, donde pueden ser deglutidos por
Juan.
El aire que necesito me debe llegar poco más
o menos tan húmedo y cálido como el de una
marisma tropical. Para producir ese aire tan
especial en el trayecto de unos cuantos
centímetros, se requiere todo un complicado
sistema. Las mismas glándulas lagrimales que
constantemente bañan los ojos de Juan, junto
con otras glándulas que vierten secreciones
mucosas en la nariz y en la garganta,
producen hasta medio litro de líquido por día
para humedecer el aire que recibo. A lo largo
de la mucosa de esos mismos conductos, los
vasos sanguíneos –que en los días fríos se
dilatan y en los cálidos se constriñen- realizan
la labor de calentamiento.
Si Juan pudiera observar mis cilios al
microscopio, vería que cuando se les arroja
humo de cigarrillo o aire muy contaminado,
dejan de agitarse y se paralizan durante algún
tiempo. De continuar esta irritación por un
período largo, los cilios se debilitan y mueren,
sin que los puedan reemplazar.
Hay una lista casi interminable de cosas que
me pueden causar dificultades. Cada día Juan
inhala toda clase de bacterias y virus. La
lisozima, poderosa enzima antimicrobiana
existente en la nariz y la garganta, destruye a
casi todos ellos. Y, por lo general,, puedo
combatir a los demás que llegan a penetrar
hasta mis oscuros, cálidos y húmedos
conductos, que constituyen un excelente coto
de caza de microbios. Los fagocitos que
vigilan en mis conductos envuelven a los
invasores y los engullen.
Desde luego, el aire contaminado es mi mayor
enemigo.
Los
demás
órganos
viven
protegidos;
sin
embargo,
para
las
consecuencias reales, daría lo mismo que yo
estuviese afuera del cuerpo de Juan, expuesto
a los peligros del ambiente y a sus impurezas.
Aunque no lo parezca, soy muy delicado, y es
asombroso que pueda sobrevivir siquiera,
obligado como estoy a sufrir la presencia de
compuestos como el anhídrido sulfuroso, el
benzopireno, el plomo, el bióxido de
nitrógeno. Como algunos pueden fundir
inclusive medias de nailon, podrán ustedes
imaginar qué efectos surten en mí.
El proceso mediante el cual se purifica el aire
que recibo comienza con los pelillos de la
nariz, que detienen las grandes partículas de
polvo. Una película adherente de materia
mucosa, en la nariz, la garganta y los
bronquios, actúa en forma semejante a la del
papel matamoscas para atrapar las partículas
más pequeñas de polvo. Y por último, la labor
A los treinta años de fumador, Juan ha
perdido casi todos los cilios, y las membranas
de los conductos que segregan materia
mucosa han aumentado tres veces su espesor
normal. Él no lo sabe, pero corre el peligro de
sofocarse. Si cae en mis sacos de aire
demasiada materia mucosa, la respiración
cesa tal como si hubieran penetrado en los
pulmones varios litros de agua. Lo único que
lo salva de ese riesgo es su ruidosa tos de
fumador, que ha pasado a suplir la silenciosa
función de los cilios. Juan debe tener presente
que este es el único mecanismo de limpieza
que me queda, y deberá guardarse de tomar
medicamentos para combatir la tos.
La mayor parte del tiempo Juan me exige que
inhale verdaderos desperdicios. Algunas
partículas obstruyen mis conductos más
pequeños, y otras queman mis tejidos. Las
frágiles paredes de mis alvéolos pierden
elasticidad y no se desinflan como es debido
cuando exhalo. (Por eso les es posible inhalar,
mas no exhalar). El anhídrido carbónico queda
retenido en los alvéolos, que dejan de
proporcionar oxígeno a la sangre y de tomar
los desechos de anhídrido carbónico. Así
sobreviene el enfisema pulmonar, espantoso
padecimiento
en que cada
respiración
constituye una lucha para sobrevivir.
Aunque Juan no lo sabe, varios millones de
alvéolos míos se hallan en esta situación.
Como su capacidad pulmonar es unas ocho
veces mayor de lo que necesita para el
trabajo sedentario, todavía le queda una
reserva suficiente. Sin embargo, a últimas
fechas se ha percatado de que incluso un
esfuerzo menor le causa una forma leve de
sofocación. De esta manera lo estoy poniendo
sobre aviso.
Juan debe tener en cuenta el viejo adagio
médico que advierte: “El que está consciente
45
de tener pulmones, es que ya está enfermo”;
y debe darme un mejor trato, lo que ante todo
significa un aire de mejor calidad. Lo más
importante, desde luego, es que deje de
fumar. Pero si es incapaz de renunciar al
cigarrillo, puede ayudarme por otros medios.
Existe una pequeña máquina que hace circular
el aire de la habitación a través de una capa
de carbón activado –empleado en las caretas
de protección contra el gas- y absorbe las
sustancias químicas que atacan a mis tejidos.
Si él colocara una en su alcoba y otra en la
oficina, yo tendría dieciséis horas de
protección cada día.
También le aconsejo que haga más ejercicios
y observe un régimen alimenticio más
adecuado. Cualquier clase de ejercicio
corporal –subir a pie las escaleras, pasear,
salvar distancias a trote lento, practicar
deportes- me obliga a respirar con mayor
profundiad, y eso es muy conveniente.
Además, hay ejercicios especiales para las
funciones
respiratorias.
En
condiciones
normales la mejor manera de respirar es
hacerlo profundamente, introduciendo en los
pulmones mayor cantidad de aire a un ritmo
más pausado. Juan podría practicar la
respiración abdominal, como lo hacen los
cantantes de ópera, que consiste en no inflar
el tórax y en dejar caer el diafragma. De este
modo el aire penetra hasta mis alvéolos más
recónditos.
Además, sería útil que varias veces al día Juan
empleara en mí cierto recurso de limpieza.
Cree que con exhalar normalmente yo quedo
vacío de aire. Pero está equivocado. Que abra
la boca y exhale todo el aire que pueda.
Luego, que frunza los labios y sople: todavía
le quedará bastante aire. Si lo hiciera
fumando, observaría algo que debería hacerlo
reflexionar; de sus labios fruncidos saldría
humo que en condiciones normales quedaría
encerrado, estancándose en mi interior.
Todo se resume en lo siguiente: en su
mayoría los órganos vecinos míos pueden
soportar sin queja un trato muy rudo. Por
desgracia, este no es mi caso. La naturaleza
no me ha dotado de todos los medios de
protección que necesito para vivir en el
mundo de hoy. Por eso han adquirido
proporciones de epidemia una serie de
enfermedades de los pulmones.
¡Presta atención, Juan!
46
SOY EL INTESTINO DE
JUAN*
J. D. Ratcliff
Cierto que a veces me quejo, pero ¿acaso no
tengo derecho? Juan no hace más que comer
(¿y hay que ver lo que come!), mientras yo
soy el que trabaja.
Soy el patito feo de la anatomía de Juan.1
Otros órganos se hacen notar mucho menos
que yo. Siempre estoy recordándole a Juan
que existo: con ruidos que lo incomodan,
cólicos, exceso de actividad algunas veces y
pereza en otras. Soy el tracto intestinal y
mido ocho metros de longitud.
Juan tiene una idea vaga de mí; piensa que
soy un tubo enrollado dentro de su cuerpo.
Pero soy mucho más que eso. Preferiría que
me describieran como una complicada fábrica
transformadora de alimentos. Juan cree que
me alimenta, pero soy yo en realidad quien lo
alimenta a él. Casi todo lo que come le
resultaría tan mortífero como el veneno de
una víbora si pasara directamente a su
corriente sanguínea. Yo hago aceptables los
alimentos; los transformo en componentes
normales de su sangre: en nutrimento para
sus billones de células, en energía para sus
músculos. Convierto el tocino frito de su
desayuno en ácidos grasos y glicerina.
Transformo las proteínas de la chuleta de
carnero en aminoácidos. Cambio en glucosa
los carbohidratos de su puré de papas. Sin
mis poderes químicos, Juan se moriría de
inanición aunque comiera hasta la saciedad.
Con excepción de la celulosa (de las cáscaras
de nuez (sic), de los tallos del apio, etcétera),
digiero virtualmente todo lo que Juan come y
lo paso en seguida a su corriente sanguínea o
linfática. Mis desperdicios finales están en
parte compuestos de millones de bacterias
muertas, de moco lubricante que he
segregado y de restos de alimento que no
puedo absorber.
Mi estructura está maravillosamente adaptada
a los procesos de la digestión. En primer
término, junto al estómago está mi duodeno,
que mide veinticinco centímetros de largo; le
sigue mi yeyuno, con casi dos metros y medio
de longitud y un diámetro de cuatro
*
En Selecciones del Reader’s Digest, mayo, 1984, pp.
21-28
1
Juan es un hombre común y corriente de 47 años de
edad. En números anteriores de Selecciones ya han
hablado de sí mismos varios órganos de su cuerpo.
centímetros; luego, tres metros y medio de
íleon, que es un poco más delgado; y por
último, metro y medio de intestino grueso. Mi
porción superior está casi totalmente libre de
microbios, pues los fuertes ácidos del
estómago los matan a casi todos. Mi porción
inferior, el intestino grueso, aloja un
verdadero parque zoológico microbiano, con
más de cincuenta variedades y un contingente
total que llega a billones de bacterias.
Es bien sabido que la digestión empieza en la
boca y en el estómago. La boca muele; el
estómago bate y revuelve. Desde el estómago
me pasa un chorro de alimento a través de
una válvula o compuerta. Un vaso de agua
puede llegarme a los diez minutos de beberla,
pero una chuleta de cerdo acaso tarde cuatro
horas. El alimento que el estómago me pasa
es muy ácido; si me llegara de repente o en
cantidad excesiva, dañaría mi recubrimiento
interior y neutralizaría la acción de mis
importantísimas enzimas digestivas.
El problema del ácido lo resuelvo bastante
bien. Mi duodeno produce una sustancia
llamada secretina, que entra en la corriente
sanguínea de Juan y estimula al páncreas para
que produzca instantáneamente su alcalino
jugo digestivo. Este jugo (alrededor de un litro
al día) se vierte dentro del duodeno y
netraliza los ácidos. Si este proceso fallara,
Juan sufriría lo que él llama una úlcera del
“estómago”. (En realidad, el 75% de las
úlceras de este tipo se presentan en el
duodeno). El jugo pancreático contiene
también
tres
enzimas
principales
que
desintegran las proteínas, las grasas y los
carbohidratos para formar los sillares de la
construcción orgánica.
Hay otros fluidos que constantemente se
vierten dentro de mí y que tienen diferentes
orígenes: dos litros de saliva al día; tres litros
de jugo gástrico que provienen del estómago;
bilis procedente del hígado (que desintegra los
glóbulos grandes de grasa, convirtiéndolos en
muchas gotitas pequeñas, para que puedan
actuar sobre ellas las enzimas pancreáticas);
y dos litros de jugo intestinal que vienen de
innumerables glándulas. En total ¡casi ocho
litros!
A simple vista, las tres porciones del intestino
delgado tienen el interior de aspecto
aterciopelado. Sin embargo, el microscopio
revela intrincados dobleces, cavidades y
protuberancias. Si mi pared interior fuera
totalmente lisa, tendría solamente medio
metro cuadrado de superficie absorbente;
pero en realidad tiene más de ocho metros
cuadrados. Quizá mis componente más
47
importantes son los millones de vellosidades
(proyecciones microscópicas en forma de
dedos que salen de mis paredes). Su función
es tomar de mi interior el alimento ya digerido
y ponerlo en circulación para que llegue a todo
el cuerpo de Juan (las proteínas y los
carbohidratos, por su corriente sanguínea; las
grasas, por su sistema linfático).
En toda su longitud, mis paredes están
recubiertas
de
complicados
grupos
de
músculos. Un grupo produce un movimiento
de oscilación (mi unión con la pared del
abdomen es muy laxa) que bate el alimento
con sus jugos digestivos. Cuando estoy
trabajando, hago de diez a quince de estos
movimientos por minuto. Otro grupo muscular
produce una acción ondulante; las ondas
hacen
avanzar
varios
centímetros
mi
contenido pastoso antes de extinguirse. Mis
más de seis metros de intestino delgado no
están nunca en completo reposo.
Se requieren de tres a ocho horas para digerir
una comida. Después, dejo pasar el húmedo
contenido al intestino grueso, que le extrae el
agua y la devuelve a la sangre. Esto es de
vital importancia. Si Juan perdiera los ocho
litros segregados en la producción diaria de
jugos digestivos, muy pronto se convertiría en
una momia seca. Una vez recuperada el agua,
queda un residuo semisólido que guardo en la
parte de mi colon más cercano al recto.
En condiciones normales, el proceso de
extracción del agua es lento: tarda de doce a
veinticuatro
horas.
Muchas
situaciones
(tensión
nerviosa,
medicinas,
procesos
bacterianos)
pueden
acelerar
mis
movimientos, y entonces Juan tendrá diarrea.
En otros casos (como son las preocupaciones
y la mala alimentación) mi actividad tiende a
menguar o a detenerse casi, y entonces Juan
presentará estreñimiento. De estos dos
trastornos, la diarrea es más seria, porque
puede llevarlo a una deshidratación grave.
Al igual que cualquier otro órgano, estoy
sujeto al humor bueno o malo de Juan. Las
emociones fuertes pueden detener por
completo mis movimientos rítmicos. Y por eso
a él no le interesa la comida cuando se enoja.
Por lo que a mí toca, sería preferible que no
comiera nada hasta que se calmara.
Como muchas personas de su edad, Juan
tiene diverticulosis. Pero no lo sabe. Lo que
sucede es que mis paredes se debilitan y
forman salientes como burbujas (su tamaño
puede
ser
el
de
una
uva).
Estas
protuberancias no importan mucho, a menos
que se infecten. En este último caso se
48
presenta la diverticulitis (la terminación itis
significa inflamación), que, aunque es un
padecimiento raro, puede ser grave.
La enteritis es una inflamación de mi
recubrimiento interno, causada por virus,
bacterias y sustancias químicas. Los síntomas
son cólicos, náusea y diarrea. Juan ha tenido
enteritis muchas veces y la llama “catarro
intestinal”, pero no hay tal enfermedad.
Generalmente la inflamación desaparece con
uno o dos días de reposo y dieta blanda.
La colitis ulcerativa –úlceras en el interior de
mi intestino grueso- es otro de mis múltiples
males. No sé cuál es su causa. Si la ulceración
es leve, puedo curarme con ayuda del médico;
si es extensa, las úlceras pueden perforar mi
colon y producir hemorragias. Esto no le ha
sucedido a Juan, pero si le llegara a pasar,
tendrían
que
hacerle
una
operación
importante.
Como casi todas las personas, Juan se
considera muy capacitado para curarse de los
estreñimientos ocasionales. Pero yo preferiría
que me dejara en paz. Juan debe tener muy
presente que soy un órgano temperamental.
Aunque me enfurruñe unos días, no le pasará
nada
malo:
notará
una
sensación
desagradable de llenura, pero mis desechos
no van a envenenarlo.
Ahora que ya no soy joven (como tampoco
Juan), no digiero los alimentos con tanta
eficiencia como antes. En otro tiempo Juan
podía comer de todo sin que yo protestara;
ahora ya no es así. Sin embargo, no le pido
que se sacrifique a una dieta.
Pero nos entenderíamos mejor si Juan
observara siquiera algunas reglas de sentido
común. Debería tener cuidado, por ejemplo,
con los alimentos que producen mucho gas
(cebolla, col, frijol) y evitar las comidas
pesadas y grasosas. Debería comer mucha
fruta, legumbres con hojas y cereales
integrales; estos alimentos dejan residuos que
me estimulan y ayudan. Debería beber más
agua. Y, quizá más que nada, debería evitar
esas situaciones de tensión emocional que
tanto me trastornan.
Sé muy bien que pido mucho, pero es el
precio que exijo para trabajar con un mínimo
de quejas.
ESTUDIO LLEVADO A CABO
SOBRE REPRESENTACIONES
DE LA RESPIRACIÓN
CELULAR EN LOS ALUMNOS
DE BACHILLERATO Y COU*
A. M. García Zaforas
FUNDAMENTACIÓN
Quizás influenciados por una dogmatización
de la Ciencia que adolece de poca
investigación en el aula y dejándonos llevar
por inercia del ritmo que imponen los libros de
texto, del lenguaje cotidiano que a veces
interfiere con el científico, junto a la
metodología usada por la mayoría de nuestro
profesorado, propiciamos toda una serie de
elementos que inducen a los alumnos
frecuentemente
a
ideas
conceptuales
alternativas, siendo la investigación de
algunas de ellas el objeto de este estudio.
Centrándonos en el campo de las Ciencias
Naturales, el concepto de que la vida de un
organismo la mantiene el funcionamiento de
sus células supone para la mayoría de
nuestros alumnos un escalón difícil de
entender, quizás por la poca estructuración
con
que
se
estudian
los
temas
correspondientes al nivel orgánico y al nivel
celular, o dicho de otra forma por la
desvinculación que ofrecemos al alumno entre
el mundo macroscópico y el microscópico,
donde el primero encuentra su verdadera
fundamentación fisiológica.
La mayoría de nuestros alumnos cree saber lo
que son las funciones de nutrición, pero que el
estudio de ellas englobe la respiración y el
oxígeno como nutriente, la circulación y la
sangre como medio que transporta los
nutrientes, la excreción que a su vez suelen
confundir con egestión y, aún más, que todos
estos
procesos
tengan
sus
últimas
consecuencias a nivel de las células –donde se
lleva a cabo el metabolismo celular- supone
un engranaje que a una mayoría de nuestros
alumnos les cuesta llegar a entender;
uniéndole, además, la falta de motivación de
la que gozan, causada, entre otros factores,
por el papel pasivo a que los sometemos y al
excesivo protagonismo del profesor, ambiente
en el que habitualmente se desarrolla nuestra
enseñanza hoy día.
Concretemos más el tema mediante un
ejemplo: por respiración entienden, nuestros
alumnos, el simple intercambio de gases con
el medio ambiente que se lleva a cabo con el
aparato respiratorio y no van más allá en la
cuestión, sin acabar de comprender que la
verdadera respiración se lleva a cabo en cada
una de nuestras células y que la función del
aparato respiratorio es la de actuar de mero
intermediario en todo el proceso de la
respiración celular. Esto trae en consecuencia,
errores conceptuales de grandes magnitudes,
como es el caso de: ¡¡Si los vegetales carecen
de aparato respiratorio que es el que lleva a
cabo la respiración, pues será que no
respiran!! Manifiestan así, según señalan
Driver, Guesne y Tiberghien (1985), un
razonamiento dominado por la percepción (los
rasgos observables). Tampoco comprenden
que el oxígeno sea un nutriente necesario
para la célula, pero que al ser gaseoso se
capta por distinta vía que los nutrientes
líquidos y sólidos, aunque de igual manera
que éstos su actuación se va a llevar a cabo
en el seno de las células.
Objetivo de la experiencia
Apoyándonos en la teoría ausubeliana, el
aprendizaje significativo se produce cuando
los nuevos conocimientos conectan con las
ideas previas que tienen los alumnos sobre el
tema. El objetivo de esta experiencia es, pues,
investigar y cuantificar la magnitud de las
representaciones que poseen los alumnos
(Driver, Guesne y Tiberghien 1985) sobre la
función de respiración en los seres vivos, con
vistas a provocar, si fuera necesario, el
consabido cambio conceptual y metodológico
que nos conduzca dentro de un paradigma
constructivista a una enseñanza más racional
y por tanto a un aprendizaje más significativo
(Ausubel 1978).
Hipótesis
“Los alumnos de bachillerato y COU que
cursan estudios
de
Ciencias
Naturales
presentan ideas alternativas respecto a la
respiración celular”. El análisis del contraste
de las respuestas dadas por los alumnos en
los niveles de 1º, 3º y COU, nos permitirá
observar
la
persistencia
de
estas
representaciones (Furió, Carrascosa y Gil
1985).
*
En Enseñanza de las ciencias, vol. 9, núm. 2, 1991,
pp. 129-134.
49
Recursos
La estrategia utilizada para esta investigación
ha consistido en la elaboración y contestación
de encuestas, previamente comentadas y
contrastadas
por
distintos
profesores
miembros del seminario didáctico. La muestra
ha sido tomada en un solo centro, un instituto
de bachillerato situado en zona urbana, donde
predomina un alumnado de clase media-alta.
Ha sido contestada por un alumnado no
seleccionado, correspondientes a 50 alumnos
de 1º de BUP, 53 alumnos de 3º de BUP y 49
alumnos de COU. En todos los casos estos
alumnos habían estudiado ya los temas
correspondientes a la nutrición celular. No hay
que descartar, por tanto, que entre las
respuestas correctas exista un porcentaje de
lo que Hewson (1981), Ausubel (1978) y otros
llaman memorización mecánica, que no llega a
constituir aprendizaje significativo; pues,
aunque de hecho las respuestas sean
correctas, el alumno no sabe extrapolarlas a
otro entorno o situación distinta a la
aprendida.
La encuesta que figura a continuación como
Anexo I permite un sondeo de los esquemas
conceptuales que tienen los alumnos sobre la
respiración celular. Con ella se han perseguido
los siguientes objetivos:
1º Detectar las representaciones de los
alumnos sobre el proceso de respiración
celular como fuente de energía de los seres
vivos.
2º Detectar las representaciones sobre el
lugar donde se lleva a cabo el proceso
respiratorio y si éste es confundido con el
simple intercambio de gases.
3º Detectar el grado de identificación de la
respiración celular con una reacción química
de la materia orgánica, para la que se
necesita oxígeno y se desprende dióxido de
carbono como producto de desecho.
4º Detectar las ideas que tiene los alumnos
sobre el origen de la materia orgánica que se
quema en la respiración; si ésta es adquirida
por ingestión, como hacen los animales, o
bien,, es fabricada por ellos mismos como
hacen los vegetales verdes.
5º Investigar la consistencia de estas
representaciones comparando las respuestas
dadas por los alumnos a los distintos ítems.
Tratamiento de los resultados
A las respuestas a cada una de las cuestiones
que plantea la encuesta se les ha aplicado un
50
X2, separadamente para el caso de animales y
para el caso de vegetales, con objeto de
saber, si las diferencias entre las frecuencias
obtenidas en 1º, 3º, y COU para cada una de
las preguntas llegan a ser significativas, lo que
reflejaría un cambio en los esquemas
conceptuales de los alumnos a lo largo de los
niveles.
X2=
Ij
(Oij-Eij)2 0= Frecuencias observadas
Eij
E= frecuencias esperadas
Los resultados y su análisis
Se han contabilizado solamente las respuestas
dadas con un margen de seguridad superior a
5, suponiendo éstas un 95% del total de la
muestra y siendo los resultados los siguientes:
1ª
cuestión:
“¿Respiran
¿Respiran los vegetales?
los
animales?
Los porcentajes obtenidos de respuestas
correctas (Si, los animales, Si, los vegetales)
fueron los siguientes:
1º de BUP
3º de BUP
COU
Anim. Veg.
Anim. Veg.
Anim. Veg.
100% 100%
100% 100%
100% 100%
El 100% de los alumnos de los tres niveles
han
respondido
correctamente
y
aparentemente no tienen duda de ello,
aunque podría darse el caso de ser un
conocimiento declarativo (Haswen 1986)
repitiendo fragmentos de lo aprendido, sin ser
capaces de aplicarlo a la resolución de un
problema de la vida cotidiana (conocimiento
procedimental
que
muestra
aprendizaje
significativo). Por ello, se pasa a continuación
a investigar lo que entienden por respiración,
puesto que en estudios ya realizados (Stavy
et. al 1987 obtuvieron respuestas en las que
se contemplaba la fotosíntesis como un tipo
de respiración, señalando en algunos casos
que era una respiración inversa.
2ª
cuestión:
“¿La
respiración
consiste
solamente en un intercambio de gases con el
medio ambiente en animales y/o vegetales?”
Los porcentajes de respuestas correctas (No,
en animales. No, en vegetales) fueron los
siguientes:
1º de BUP
COU
3º de BUP
Anim.
Veg.
Anim.
Veg.
Anim.
Veg.
36%
47%
42%
60%
52%
55%
Como puede apreciarse por los porcentajes,
parte de los alumnos encuestados presentan
la idea alternativa de que la respiración
consiste solamente en un intercambio de
gases con el medio ambiente, persistiendo
además esta idea a lo largo de los tres
niveles. La respuesta obtenida puede estar
justificada si tenemos en cuenta que la
pregunta está formulada desde un punto de
vista perceptivo “Lo que se ve es lo que se
cree”, siendo ésta una de las causas que
señalan Osborne (1983) Driver y Erikson
(1983) como origen de las ideas previas: “El
pensamiento
está
dominado
por
la
percepción”.
La aplicación del X2 indica que no hay
significación
ni
en
las
respuestas
correspondientes a animales ni en las
correspondientes a vegetales entre los niveles
de 1º, 3º y COU, tratándose, por tanto, de
una idea alternativa que persiste en los tres
niveles.
3ª cuestión: “La verdadera respiración ocurre
en las células y para ello se necesita oxígeno y
se desprende dióxido de carbono”.
Los porcentajes de respuestas correctas (Si,
en animales. Sí, en vegetales) han sido los
siguientes:
1º de BUP
coherencia en los razonamientos, pues una
gran mayoría contesta afirmativamente a la
2ª y a la 3ª pregunta a la vez, siendo ambas
excluyentes. Estos resultados corroboran las
obtenidas por Astudillo y Gené (1984) en su
trabajo sobre: “Errores conceptuales en
Biología. La fotosíntesis de las plantas
verdes”.
Así mismo, Driver, Guesne y Tiberghien
(1985) señalan como uno de los rasgos
generales que presentan las ideas alternativas
el hecho de que “consideran sólo aspectos
limitados de una situación dada, lo que
dificulta la comprensión de interacciones entre
varios elementos”. Un aspecto particular de
esta atención limitada es la dificultad para
percibir situaciones de equilibrio dinámico,
como
pueden
ser
muchas
reacciones
metabólicas.
La aplicación del X2 indica que no existe
significatividad en cuanto a los resultados
obtenidos en los tres niveles estudiados.
4ª cuestión: Está planteada con el objetivo de
comprobar si los alumnos relacionan la
respiración como fuente productora de energía
para las células “La respiración es un proceso
para que las células produzcan energía por
medio de una combustión”.
Los porcentajes de respuestas correctas (Si,
en animales. Sí, en vegetales) han sido los
siguientes:
1º de BUP
3º de BUP
Anim.
Veg.
Anim.
Veg.
Anim.
Veg.
60%
56%
90%
30%
90%
59%
COU
COU
3º de BUP
Anim.
Veg.
Anim.
Veg.
Anim. Veg.
100%
53%
96%
54%
96%
76%
Gran parte de los alumnos encuestados
piensan que los animales son distintos de los
vegetales en cuanto a la respiración celular.
Esta idea alternativa se mantiene sobre todo
en los cursos de BUP subsanándose en parte
en el nivel de COU. Se aprecia además poca
Nuevamente aparecen ideas alternativas; en
1º de BUP, un 40% del grupo no relaciona la
respiración como fuente energética ni en
animales ni en vegetales. En los grupos de 3º
y COU, esta representación decrece su
porcentaje en animales, pero persiste en
vegetales.
Dreyfus y Jungwirth (1988) ponen de
manifiesto la idea alternativa de que sólo
algunas células producen energía y fabrican
proteínas. Algo semejante ocurre con Gayfor
(1986) en su artículo: “Some aspects of the
problems of teaching about energy en school
51
biology”, donde la respiración no se identifica
como proceso productor de energía.
Según la respuesta obtenida en esta cuestión,
en los niveles de 3º y COU se observa que los
alumnos dan un tratamiento muy diferente en
cuanto a la producción de energía en la célula
animal de la célula vegetal. ¿Será porque
identifican la respiración en vegetales con el
proceso de fotosíntesis? En los siguientes
ítems se investiga esta cuestión.
La aplicación del X2 muestra nuevamente que
no hay significatividad entre los niveles de 1º,
3º y COU, siendo por tanto persistente esta
representación a lo largo del bachillerato y
COU.
5ª cuestión: Es una ampliación de la pregunta
número 3. Introduzco aquí el concepto de
materia orgánica como sustrato que “se
quema” en la respiración celular. Además en
esta pregunta y la siguiente entro en relación
con el concepto de nutrición autótrofa y
heterótrofa, en el momento en que planteo la
pregunta como: “La materia orgánica y el
oxígeno que toman los seres vivos son
llevados hasta las células para intervenir en la
respiración y expulsar dióxido de carbono”.
Los porcentajes de respuestas correctas (Si,
en animales. No, en vegetales) han sido los
siguientes:
1º de BUP
3º de BUP
COU
Anim. Veg.
Anim. Veg.
Anim. Veg.
83%
96% 67%
00% 96.5%
50%
Resulta muy significativo en la observación de
estos porcentajes como el error conceptual de
que 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 a
estos datos sea quizás la falta de conceptos
claros a nivel de 1ol BUP de lo que es la
materia orgánica, con lo que pretendo
corroborar la idea que Pedro Cañal y Soledad
García (1987) sacan a la luz en su artículo “La
nutrición vegetal, un año después. Un estudio
de caso de 7º de EGB”, donde dicen
textualmente: “En general estos alumnos
carecen de conceptualización adecuadas sobre
lo que es inorgánico u orgánico...”
52
Aplicando X2 no resulta significativo en
animales ni en vegetales, aunque en estos
últimos queda muy cercano al límite de
significatividad.
6ª
cuestión:
Esta
pregunta
es
la
complementaria a la anterior; se da la otra
versión, redactándola: “No ingieren la materia
orgánica sino que la fabrican...” Por tanto la
comparación de las respuestas obtenidas en
uno y otro caso nos va a permitir medir la
consistencia que tienen estas ideas en
nuestros alumnos.
Los porcentajes de respuestas correctas (No,
en animales. Sí en vegetales) han sido los
siguientes:
1º de BUP
3º de BUP
COU
Anim. Veg.
Anim. Veg.
Anim. Veg.
30%
41%
50% 47%
26%
37%
Por los porcentajes obtenidos se puede
deducir que incluso a nivel de COU la mitad de
los alumnos contesta incorrectamente. Este
resultado viene a coincidir con lo que Bell
(1985) señala en su artículo “Student’s ideas
about plant nutrition: what are they?” los
alumnos poseen concepciones alternativas
sobre la forma en que los vegetales obtienen
la comida, así como, a otros conceptos
derivados de la fotosíntesis respecto a
intercambios 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 el
Reino Unido han mostrado la dificultad que
tienen los adolescentes para comprender la
fotosíntesis, y al preguntarles de dónde
procede el alimento de las plantas, la mayoría
contestaron que del suelo. La aplicación del X2
muestra
nuevamente
que
no
existe
significatividad entre las respuestas dadas en
los tres niveles ni en el caso de animales ni en
el de vegetales.
7ª cuestión: Como conclusión a la encuesta
planteada, quise indagar someramente, los
conceptos que nuestros alumnos tienen sobre
el tema a nivel microscópico. Este es el objeto
de las preguntas Nº 7 y 8 donde introduzco
“mitocondrias” y “cloroplastos”, partiendo dela
hipótesis de que el alumnado no delimita
claramente el papel que desempeña cada uno
de estos orgánulos mencionados; con ellos
“juego” en estas dos últimas preguntas: “Las
mitocondrias
son
los
orgánulos
más
implicados en el proceso de respiración de las
células”.
plantas verdes equivale al de la respiración en
animales.
X2
aplicado a estas respuestas sale
nuevamente con significatividad negativa.
Los porcentajes de respuestas correctas (Sí,
en animales. Sí en vegetales) obtenidas han
sido los siguientes:
1º de BUP
3º de BUP
COU
Anim.
Veg.
Anim. Veg.
Anim. Veg.
93%
40%
78%
100% 55%
48%
8a
cuestión: “¿Son los cloroplastos los
orgánulos implicados en el proceso de la
respiración
celular
en
animales
y/o
vegetales?”
Los porcentajes de respuestas correctas (No,
en animales. No, en vegetales) obtenidas han
sido las siguientes:
1º de BUP
3º de BUP
Anim. Veg.
Anim.
Veg.
Anim.
Veg.
96.7% 33.4%
97%
18%
100%
48%
COU
Se aprecia un nuevo error conceptual y
además de gran persistencia. Se trata, de que
en un gran porcentaje los alumnos piensan
que los vegetales no usan las mitocondrias
para la respiración celular (cuestión Nº 7) y
que esta función se lleva a cabo en los
cloroplastos (cuestión Nº 8). Nuevamente se
ponen de manifiesto ideas alternativas que
vienen a corroborar trabajos citados con
anterioridad (Astudillo y Gené 1984) y otros,
llegando a la conclusión de que los alumnos
piensan que el proceso de fotosíntesis en las
53
ASÍ ES LA BIOLOGÍA
Ernst Mayr
LAS CARACTERÍSTICAS QUE DISTINGUEN
LA VIDA
En la actualidad, cuando uno consulta a
biólogos o a filósofos de la ciencia, parece
existir un consenso sobre la naturaleza de los
organismos vivos. A nivel molecular, todas sus
funciones –y a nivel celular, casi todasobedecen las leyes de la física y la química.
No existe ningún residuo que obligue a
recurrir a principios vitalistas autónomos. Sin
embargo,
los
organismos
son
fundamentalmente diferentes de la materia
inerte.
Son
sistemas
ordenados
jerárquicamente, con numerosas propiedades
emergentes que no se observan nunca en la
materia inanimada; y lo más importante es
que sus actividades están gobernadas por
programas
genéticos
que
contienen
información adquirida a lo largo del tiempo,
algo que tampoco se da en la naturaleza no
viva.
En consecuencia, los organismos vivos
representan una forma muy notable de
dualismo. No se trata de la dualidad cuerpo y
alma, o cuerpo y mente, que es una dualidad
en parte física y en parte metafísica. El
dualismo
de
la
biología
moderna
es
perfectamente compatible con la físicaquímica, y surge del hecho de que los
organismos poseen un genotipo y un fenotipo.
Para entender el genotipo, consistente en
ácidos nucleicos, se precisan explicaciones
evolutivas. El fenotipo, construido sobre la
base de la información aportada por el
genotipo –y consistente en proteínas, lípidos y
otras
macromoléculas-,
exige
para
su
comprensión
explicaciones
funcionales
(próximas). No se conoce una dualidad
semejante en el mundo inanimado. Para
explicar el genotipo y el fenotipo se necesitan
diferentes tipos de teorías.
Permítaseme citar algunos de los fenómenos
específicos de los seres vivos:
Programas evolucionados. Los organismos son
el producto de 3.800 millones de años de
evolución. Todas sus características reflejan
esta historia. El desarrollo, el comportamiento
y todas las demás actividades de los
organismos vivos están controlados en parte
por programas genéticos (y somáticos) que
son el resultado de la información genética
acumulada a lo largo de la historia de la vida.
Históricamente, ha habido una corriente
54
ininterrumpida desde el origen de la vida y los
procariontes más simples hasta los árboles
gigantes, los elefantes, las ballenas y los seres
humanos.
Propiedades químicas. Aunque, en último
término,
todos
los
organismos
están
compuestos por los mismos átomos que la
materia inanimada, los tipos de moléculas
responsables del desarrollo y funcionamiento
de los organismos vivos –ácidos nucleicos,
péptidos, enzimas, hormonas, componentes
de las membranas... –son macromoléculas
que no existen en la naturaleza no viva. La
química orgánica y la bioquímica han
demostrado
que
todas
las
sustancias
encontradas en los organismos vivos se
pueden
descomponer
en
moléculas
inorgánicas más simples y, al menos en
principio, se pueden sintetizar en laboratorio.
Mecanismos reguladores. Los sistemas vivos
se caracterizan por poseer toda clase de
mecanismos
de
control
y
regulación,
incluyendo
múltiples
mecanismos
de
retroalimentación que mantienen el estado
estacionario del sistema, de un tipo que jamás
se ha hallado en la naturaleza inanimada.
Organización. Los organismos vivos son
sistemas complejos y ordenados. Esto explica
su capacidad de regulación y control de las
interacciones del genotipo, así como sus
limitaciones de desarrollo y evolución.
Sistemas teleonómicos. Los organismos vivos
son sistemas adaptados, como resultado de la
selección natural a que se vieron sometidas
incontables generaciones anteriores. Se trata
de sistemas programados par actividades
teleonómicas (dirigidas a un objetivo), desde
el desarrollo embrionario hasta las actividades
fisiológicas y de comportamiento de los
adultos.
Orden de magnitud limitado. El tamaño de los
organismos vivos varía dentro de unos límites
reducidos, desde los virus más pequeños
hasta las ballenas y los árboles más grandes.
Las unidades básicas de la organización
biológica –las células y los componentes
celulares- son muy pequeñas, lo cual confiere
a los organismos gran flexibilidad de
desarrollo y evolución.
Ciclo vital. Los organismos –al menos lo que
se reproducen sexualmente- recorren un ciclo
vital muy concreto, que comienza con un
zigoto (óvulo fecundado) y pasa por varias
fases embrionarias o larvarias hasta llegar al
estado adulto. Las complejidades del ciclo
vital varían según las especies, y en algunas
incluyen la alternancia
sexuales y asexuales.
de
generaciones
Sistemas abiertos. Los organismos vivos
obtienen constantemente energía y materiales
del exterior, y eliminan los productos de
desecho de su metabolismo. Al ser sistemas
abiertos, no están sometidos a las limitaciones
de la segunda ley de la termodinámica.
Estas propiedades de los organismos vivos les
confieren una serie de capacidades que no
existen en los sistemas inanimados:
- Capacidad de evolución.
- Capacidad de autorreplicación.
- Capacidad de crecimiento y diferenciación,
siguiendo un programa genético.
- Capacidad de metabolismo
liberación de energía).
(captación
y
- Capacidad
de
autorregulación,
para
mantener el complejo sistema en estado
estacionario
(homeostasis,
retrolalimentación).
- Capacidad (gracias a la percepción y a los
órganos de los sentidos) de responder a
estímulos del ambiente.
- Capacidad de cambio a dos niveles, el del
fenotipo y el del genotipo.
Todas estas características de los organismos
vivos los distinguen categóricamente de los
sistemas inanimados. La aceptación gradual
de este carácter único que diferencia al
mundo vivo dio origen a la rama de la ciencia
llamada
biología,
y
ha
conducido
al
reconocimiento de la autonomía de esta
ciencia, como veremos en el Capítulo
55
LA MÁS BELLA HISTORIA
DEL MUNDO
Hubert Reeves
Joel de Rosnay
Yves Coppens
Dominique Simonnet
LA EXPLOSIÓN DE LAS ESPECIES
Las células, demasiado tiempo solitarias, se
tornan solidarias. Se despliega un mundo lleno
de colores: nacen las especies, mueren, se
diversifican. La vida crece y se multiplica.
La solidaridad de las células
- En esta etapa de nuestra historia, la Tierra
está
poblada
de
células
que
viven
apaciblemente en los océanos y que muy
bien pudieron continuar así...
- Pero llega un momento en que se ven
obligadas a evolucionar. Las primeras
células, que proliferan, se envenena con los
desechos que ellas mismas arrojan al
entorno. Desde un comienzo la vida muestra
una tendencia natural a agrupar a los
individuos.
Las
sociedades
“celulares”
poseen ventajas evolutivas evidentes. Están
mejor protegidas, sobreviven mejor que las
células aisladas.
- ¿Cómo se van a constituir?
- El comportamiento de una ameba, el
dycostelium, que hoy vive todavía, nos
puede ayudar a saberlo. Se alimenta de
bacterias. Si se la priva de alimento y de
agua, emite una hormona de ansiedad. Se le
unen otras amebas y se aglomeran en una
colonia de cerca de un millar de individuos
que se desplazan en busca de alimento. Si
no lo encuentran, se fijan, desarrollan un
tallo con esporas y así se quedan
indefinidamente, en plena sequía. Si aparece
agua, las esporas germinan y producen
amebas independientes que se marchan
cada una por su lado... Los vólvox,
pequeñas células provistas de flagelos, se
comportan del mismo modo: en un medio
pobre en sustancias nutritivas, secretan una
especie de gelatina, se pegan unas con otras
y se desplazan en la misma dirección, con
los flagelos en la parte exterior, de un modo
coordinado, como formando una sola y la
misma entidad.
56
- ¿Así
se
constituyeron
organismos multicelulares?
los
primeros
- Es probable que una lógica semejante de
socialización haya actuado en los comienzos
de la vida. Las primeras asociaciones de
células utilizan una especie de cañería
central, una suerte de cloaca general para
evacuar desechos. Otras tienen forma
ahusada, adelante poseen un sistema de
coordinación y atrás o a los costados un
sistema de propulsión. De este modo se
mantienen juntas.
- ¿A qué se parecen estos primeros conjuntos
de células?
- Están compuestos por varios miles de
individuos y forman pequeñas jaleas
transparentes; son los primeros organismos
marinos,
gusano,
esponjas,
medusas
primitivas. Esta transformación ocurre en un
lapso de sólo algunos cientos de miles de
años. La evolución se acelera.
La división del trabajo
- Estos nuevos ensamblajes son muy distintos
de los anteriores.
- Sí. La materia suele estar hecha de
apilamientos de átomos idénticos unos a
otros. En el mundo viviente, las células se
diferencian según el lugar que ocupan en la
estructura. Algunas se van a especializar en
la locomoción, otras en la digestión, y otras
en la acumulación de energía. Poco a poco,
reproduciéndose en el curso de las
generaciones, estos organismos transmiten
sus propiedades a su descendencia.
- ¿Y se puede
fenómeno por
sobrevivir?
seguir explicando este
la mera urgencia de
- Sí. El organismo compuesto por células
especializadas resiste mejor que un conjunto
de células idénticas, pues puede responder
de distintos modos a las agresiones del
entorno, lo que le concede mejores
posibilidades de supervivencia. Los sistemas
monolíticos siempre han terminado por
desaparecer.
- ¿Pero qué empuja a estas células a
asociarse? Desde luego, no se dicen “esto
nos conviene para sobrevivir”...
- ¡Por supuesto que no! Las células no saben,
es obvio, que les interesa sobrevivir. Pero
poseen mecanismos de aproximación que
las invitan a ligarse a sus semejantes, e
intercambian sustancias unas con otras. El
juego de esta comunicación química y de los
pequeños cambios que afectan sus genes
termina por especializarlas. Se establece
entonces una topografía en el grupo de
células. Una medusa, por ejemplo, posee un
sistema de contracción para desplazarse y
un sistema sensorial que le permite dirigirse
hacia el alimento. El plan del conjunto está
contenido en cada una de las células. Basta
con una para que vuelva a empezar la
organización.
- A pesar de todo, las células que
permanecieron
solitarias
consiguieron
sobrevivir y algunas lo han hecho hasta hoy.
¿Por qué no se reagruparon éstas?
- Porque estaban bien adaptadas a su
entorno. Es el caso de los paramecios y las
amebas: una sólida membrana las protege y
están equipadas con cilios vibrátiles que les
permiten desplazarse con facilidad; disponen
de manchas fotosensibles que les señalan la
luz y de enzimas eficaces que digieren toda
suerte de presas. Una bacteria posee hasta
una especie de olfato: receptores químicos
que comunican con su flagelo y la guían
hacia los medios con mayor abundancia de
alimento, como si sintieran el olor de la
comida.
¡Viva el sexo!
- ¿Y cómo van a continuar su evolución los
organismos de varias células?
- El árbol de la vida se desarrolla en tres
grandes ramas a partir de los seres
pluricelulares más simples, como las algas,
las medusas, las esponjas: la de los
champiñones, los helechos, los musgos, las
plantas de flor; la de los gusano, los
moluscos, los crustáceos, los arácnidos, los
insectos, y la de los peces, los reptiles, los
procordados, luego las aves, los anfibios, los
mamíferos...
- Y después viene una invención mayor: el
sexo. Hasta entonces las células se
reproducían, en el sentido propio del
término: de manera idéntica. Con el sexo,
dos seres vivos procrean un tercero que es
distinto de ellos dos. ¿Quién fue el astuto
que lo inventó?
- Según algunas hipótesis, el sexo habría
nacido del... canibalismo: al comerse unas a
otras, las células habrían integrado los
genes de otras especies, que luego se
habrían mezclado. Este fenómeno existe en
las bacterias: algunas, bautizadas más y
menos, se aparean e intercambian su
material genético. En seguida, a medida que
los organismos se tornan más complejos, se
van a dotar de células especializadas en la
reproducción, las células germinales, que
incluyen, cada una, la mitad de los genes de
su organismo. La sexualidad se generaliza.
- Y desde ese momento el mundo viviente se
hace más y más variado.
- Es una revolución. La naturaleza puede
combinar genes gracias a la sexualidad.
Estalla la diversidad. Comienza la gran
aventura de la evolución biológica; va a
experimentar
innumerables
ensayos
fracasado, pistas que no llevan a ninguna
parte, especies que no sobreviven... La
naturaleza pone a prueba en gran escala: si
la especie inventada no se adapta,
desaparece.
- ¿Por qué la sexualidad se estabilizó entre
dos? ¿Por qué no entre tres?
- La mezcla de genes pone en juego, con los
dos filamentos del ADN, un proceso de
duplicación. Para combinar dos pares de
cromosomas en un huevo fecundado, se
necesita
una
maquinaria
biológica
extremadamente compleja. Y lo sería aún
más si tuviera que mezclar tres patrimonios
genéticos. Si hubo especies que inventaron
una sexualidad de este tipo, no han
sobrevivido.
La muerte necesaria
- Y se produce otro fenómeno decisivo: la
introducción del tiempo en el organismo, es
decir el envejecimiento y, en última
instancia, la desaparición del individuo, la
muerte. ¿No se pudo prescindir de esto?
- La muerte es tan importante como la
sexualidad: vuelve a poner en circulación los
átomos, las moléculas, las sales minerales
que necesita la naturaleza para continuar
desarrollándose. La muerte realiza un
gigantesco reciclaje de unos átomos cuyo
número es constante desde el Big Bang.
Gracias a ella, la vida animal se puede
regenerar.
- ¿Estaba presente
organismos?
desde
los
primeros
- Sí, también envejecen las medusas. Las
células no dejan de reproducirse en todos
los seres vivientes, pero poseen un oscilador
químico, una especie de reloj biológico
interno que limita la cantidad de sus
reproducciones: entre cuarenta y cincuenta.
Cuando llegan a esta fase, un mecanismo
57
programado en sus genes las conduce a una
especie de suicidio. Mueren. Sólo las células
cancerosas eluden esta fatalidad: se
reproducen
indefinidamente,
sin
especializarse ni diferenciarse como lo hacen
las células embrionarias.
- Pero su inmortalidad provoca la muerte del
organismo a que pertenecen... ¿Se puede
decir que la muerte es una necesidad de la
vida?
- Totalmente. Pertenece a la lógica de lo
viviente. A medida que las células se
dividen, multiplican los errores de sus
mensajes genéticos y éstos se acumulan en
el curso del tiempo. Finalmente hay tantos
errores que el organismo se degrada y
muere. Es un fenómeno ineluctable. La
muerte no es, por cierto, un regalo para el
individuo, pero sí lo es para la especie: le
permite conservar su nivel óptimo de
desempeño.
- ¿Qué más puede hacer la evolución una vez
que conoce el sexo y la muerte?
- Perfeccionarse. El mundo viviente va a
seleccionar un modo de fabricar energía;
utilizando los azúcares como alimento, va a
enriquecer su metabolismo y desarrollar
músculos, lo que le permitirá actuar, nadar,
volar,
correr,,
conquistar
el
mundo.
Simultáneamente, los captores, que son los
sentidos, coordinan las actividades del
organismo.
Aparecen
tres
grandes
novedades: el sistema inmunitario, que
asegura protección contra parásitos o virus;
el sistema hormonal que permite el control
de los ritmos biológicos y de la reproducción
sexuada, y el sistema nervioso, que rige la
comunicación interna.
- ¿Cuándo aparece este último?
- Los primeros organismos, medusas, peces
primitivos, necesitan coordinar sus células
para reproducirse. Cuentan por lo tanto con
canales especializados por donde circula la
información. Un gusano, que apenas está
compuesto por algunos miles de células,
posee fibras nerviosas que convergen en su
cabeza, ganglios. En el curso de la
evolución, este dispositivo se va a ramificar
para
formar
una
red
de
neuronas
interconectadas que se reunirán en un
cerebro. De hecho, los tres sistemas,
nervioso, hormonal e inmunitario, aparecen
apenas los animales salen del agua.
58
El regalo de las lágrimas
- ¿Qué los impulsa a salir del agua?
- Las especies pululan en los océanos. Reina
la competencia. Aventurarse a tierra firme
parece ventajoso para conseguir alimento,
pero volviendo al océano para poner los
huevos. El primero que experimentó esta
fórmula fue sin duda un pez extraño, el
ictiostega. Posee grandes aletas, vive en
pequeñas lagunas y saca del agua de vez en
cuando sus ojos globulosos para buscar
pequeños insectos. En el curso de las
generaciones, los descendientes de esta
especie se arriesgan más tiempo en tierra
firme gracias a unas branquias que les
permiten capturar oxígeno del aire, pero
también gracias a las lágrimas: tienen que
conservar húmedos los ojos para poder ver
tan bien en tierra como en el agua. La
especie mejora por sucesivas selecciones:
las aletas se tornan más sólidas, aparece
una cola. Sus descendientes serán los
batracios y los anfibios. ¡No estaríamos aquí
si este pez no hubiera tenido lágrimas!
- ¿La vida al aire libre favorece la evolución?
- Sí. La comunicación es más inmediata en el
aire, más rápida, más sencilla. Y mayor la
accesibilidad del alimento. Sin embargo, el
oxígeno es un veneno para la vida:
contribuye al nacimiento de radicales libres,
moléculas desequilibradas, que inducen la
destrucción celular y por lo tanto el
envejecimiento precoz; pero es esencial
para dotar de energía a los organismos y
hacer avanzar la evolución.
- ¿Y cómo van a acelerar el perfeccionamiento
de los organismos estas restricciones del
medio?
- Con la aparición del esqueleto, los animales
se tornan más sólidos y se liberan del peso.
La invención de los músculos les permite
dejar de ser bolas de gelatina muelle como
los gusanos de tierra o las medusas; ahora
pueden ejercer presión mecánica sobre el
entorno, soportar el peso de la grasa
protectora y del cerebro. Todo se diversifica:
el
metabolismo,
los
sistemas
de
locomoción... Durante este tiempo se
seleccionan en las plantas los sistemas para
captar la energía solar con las hojas y para
transportar energía con la savia.
El olfato de los vegetales
árboles se “avisan”, a distancia, la presencia
de un agresor.
- Y por qué los vegetales no desarrollaron
todas estas maravillas que aportaron los
animales?
- ¿”Avisan”?
- Con la excepción de las algas, que
evolucionaron en la superficie de los
océanos, los vegetales se ingeniaron un
camino más económico gracias a su
inmovilidad, que les permite gastar menos
energía. Su modo de vida es sencillo:
fotopilas para transformar directamente la
energía solar en energía química, raíces para
extraer sales minerales y agua... Lo astuto
es su sistema reproductor, que es móvil y
utiliza variados medios. También los
vegetales han heredado una sexualidad muy
rica y están adaptados maravillosamente
bien. Basta, para comprobarlo, observar un
champiñón al pie de una secoya gigante de
varios miles de años de edad. O,
sencillamente, basta mirar los triviales pinos
de montaña.
- ¿En todo caso se puede afirmar que los
animales son los que han llegado más lejos
en cuanto a complejidad?
- Y en qué se advierte que resultan de una
buena adaptación?
- Necesitan de una determinada temperatura
para desarrollarse en el bosque. Tal como
las
margaritas
de
nuestro
planeta
imaginario, los árboles sombríos y negros
capturan mejor el débil resplandor solar,
calientan el entorno inmediato y crean un
microclima favorable para su crecimiento.
Pero en invierno se cubren de nieve y
quedan blancos. Si se mantuvieran así
demasiado tiempo, ya no podrían asegurar
las condiciones propicias. Ahora bien, como
tienen las ramas inclinadas hacia abajo y en
punta, la nieve se sostienen menos tiempo;
recuperan
su
color
y
se
calientan
rápidamente. La evolución ha mantenido el
tipo de árbol que mejor resiste la
intemperie. Por eso hay pinos en las
montañas...
- ... y uno se maravilla por esa fantástica
adaptación. Una pregunta ingenua. ¿por qué
los vegetales no desarrollaron un cerebro?
- Seres inmóviles no necesitan funciones
complejas de coordinación. No les impulsa la
necesidad de huir o de luchar como los
animales. Comenzamos, no obstante, a
descubrir, en las plantas, una forma de
sistema
inmunitario,
un
sistema
de
comunicación e incluso un homólogo del
sistema nervioso. Los vegetales poseen
sofisticados mecanismos que los protegen
contra invasores: una suerte de “hormona”
vegetal les permite, por ejemplo, movilizar
sus defensas. Se sabe, también que los
- Sí. Cuando están en presencia de animales
predadores que les quieren comer las ramas
bajas, algunos árboles emiten productos
volátiles que transportados de árbol en árbol
modifican la producción de proteínas y dan a
las hojas un gusto desagradable. ¡Yo no iría
tan lejos, sin embargo, como para decir que
hay que hablar con las plantas de interior!
- Es verdad que el mundo animal, en efecto,
demuestra mayor exuberancia que el mundo
vegetal en su adaptación al medio: hay
especies que corren, que excavan, que
nadan, que vuelan, que se arrastran... Los
animales desarrollan innumerables trucos,
desde las presiones del abejorro hasta los
tentáculos 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. Consideremos
por ejemplo los gorriones de gran pico que
se alimentan exclusivamente de pequeños
gusanos ocultos en agujeros de los árboles.
Son tan numerosos y activos que terminan
por eliminar todos los gusanos que hay en la
superficie de las cortezas. Sin alimento, la
mayor parte muere. Pero unos pocos
poseen, por una mutación ocurrida al azar,
un pico en punta y más largo que el de los
otros. Sus descendientes pueden ir a buscar
gusanos en agujeros más profundos y
resisten mejor la escasez. Resultado: este
linaje se impone. Con el curso de las
generaciones, la mayoría de la especie va a
poseer un pico más largo. No se puede
decir, sin embargo, que los gorriones
“inventaron” este recurso. En realidad es al
revés: murieron los que no tuvieron la
fortuna de una mutación que les dio un pico
más largo.
- En el proceso de evolución
entonces, intencionalidad.
no
hay,
- No. La evolución intenta miles de soluciones
al mismo tiempo; unas tienen éxito y otras
no. Se conservan, por definición, las que
permiten sobrevivir.
59
- ¿Y el medio no actúa directamente sobre la
evolución?
- Hoy se considera que quizás tiene alguna
influencia en el comportamiento de las
células, por intermedio de las mitocondrias,
esas fábricas que en el interior de las células
poseen planes genéticos independientes y
son muy sensibles a los cambios. Pero esto
no se trasmite a la descendencia.
- ¿Entonces el principio de la selección natural
sigue siendo pertinente hoy?
- Sí, pero a condición de que no se vea en ello
la noción de un entorno demiurgo que
decidiría lo que está bien y lo que no. Esto
se mantiene y esto se desecha. No.
Hablemos, mejor, de exclusión competitiva:
en el curso de las generaciones, se excluye
a las especies menos adaptadas. Para
comprender bien este fenómeno hay que
contar con el curso del tiempo y pensar en
una larga cadena de generaciones sucesivas
que se modifican muy lentamente.
- Una mayoría aplastante de soluciones, de
especies inventadas por la naturaleza,
desaparece. ¿No hay momentos en que la
evolución haya intentado detenerse, en que
el mundo viviente puede hallar estabilidad,
como las margaritas de nuestro planeta?
- No. La diversidad es enorme desde el
comienzo de la vida. Retomando la metáfora
de Hubert Reeves, hay demasiadas letras
como para que sólo formen una palabra
única. ¿La estabilidad de alguna especie
gastada ha podido establecerse en algún
pequeño
asteroide,
constituyendo
una
suerte de compromiso o armisticio de la
evolución? Pero no en la Tierra, que tiene
unas dimensiones, una geología, una
biosfera, una relación entre lo mineral y lo
orgánico y un entorno en cambio constante
que obliga a las especies a modificar su
adaptación y evolucionar.
- Y eso ocupa algunos cientos de millones de
años.
- Sí. Esta selección actúa sobre millones de
generaciones sucesivas. Los mecanismos
sensoriales se afinan, los comportamientos
se diversifican. Algunas especies se asocian
y forman un verdadero organismo colectivo.
Un panal de abejas, por ejemplo, mantiene
la temperatura gracias al movimiento de las
alas de los insectos; está irrigado por las
hormonas que resultan del frotamiento de
los insectos. Cuando las abejas dejan el
panal para buscar alimento, indican con una
danza las fuentes más cercanas. Así el panal
60
economiza
energía;
optimiza
sus
posibilidades de sobrevivencia. Lo mismo
ocurre con las hormigas: mantienen a las
larvas, ayudan a la reina, se reparten las
tareas, un poco como las células del vólvox,
y aseguran el equilibrio del organismo
hormiguero. Si se quita el treinta por ciento
de las obreras, el conjunto se va a adaptar y
restablecerá la proporción.
- Pero las hormigas no son
comportamientos autónomos.
capaces
de
- E incapaces de planificar. Se comunican
individualmente por las feromonas, pero
también colectivamente por el entorno: una
hormiga joven va a aprender las redes, los
caminos que han trazado sus congéneres. El
comportamiento simultáneo de miles de
individuos conduce a una forma de
inteligencia colectiva. La hormiga, por
ejemplo, sabe escoger el camino más corto
para traer alimento. Este modo de
asociación ha tenido bastante éxito, porque
las hormigas existen hace millones de años.
Si el planeta experimentara una guerra
nuclear, es probable que sobrevivan gracias
al caparazón que les permite resistir las
radiaciones y gracias a su modo de
organización.
El infortunio de los dinosaurios
- Un mundo de hormigas y de bacterias...
Hermosa perspectiva. En el curso de este
relato se puede apreciar que, como la del
universo, la evolución de la vida ha sido, por
lo menos, caótica.
- Sí. Ha experimentado una aceleración
constante, pero también crisis, caminos sin
salida y periodos de grandes extinciones.
Los dinosaurios reinaban en el planeta hace
doscientos millones de años. Las especies
jamás habían logrado conquistar, como
ellos, todos los ambientes. Había pequeños,
enormes,
vegetarianos,
carnívoros,
corredores,
voladores,
anfibios...
Una
diversidad formidable, que les permitió
adaptarse a sus entornos.
- Y sin embargo desaparecieron... ¿Entonces
es estúpida la hipótesis de que eso se debió
a su mala adaptación?
- Totalmente. A finales del jurásico, hace
sesenta y cinco millones de años, cayó en el
Golfo de México, cerca de Yucatán, un
enorme meteorito de cinco kilómetros de
diámetro. El choque fue tal que repercutió al
otro costado del planeta y provocó un
resurgir de magma. Este golpe doble creó
un incendio mundial, se abrasaron los
bosques, se liberó gas carbónico y
polvaredas cubrieron la Tierra con un velo
inmenso. El planeta se oscureció, se produjo
un frío terrible y, probablemente, un
posterior efecto invernadero que condujo a
un recalentamiento.
- ¿Sólo sobrevivieron algunas especies?
- Sí. Es el caso de los lemures, que son muy
móviles, adaptables y están provistos de
manos prensiles. Se refugiaron en las
grietas de las rocas y originaron los linajes
que condujeron a los mamífero. Éstos
adquirieron
una
nueva
ventaja
para
asegurar
la
supervivencia
de
su
descendencia: llevar el huevo internamente
lo protege mucho más que si queda en el
exterior. Pensemos en los batracios, que
ponen miles de huevos que se dispersan,
son comidos, se pierden...
La selección en la cabeza
- ¿En qué momento aparece verdaderamente
el verdadero cerebro?
- Desde los peces, y después con los
vertebrados, los pájaros, los reptiles, los
anfibios y el hombre, el cerebro no ha
cesado de perfeccionarse por estratos
sucesivos. Primero, el más primitivo: el de
los reptiles, que coordina los instintos
primarios de supervivencia, hambre, sed, el
instinto sexual, el miedo, el placer que
impulsa a la unión y el dolor que no se le
puede disociar. Ante un intruso, el cerebro
primitivo reacciona y conduce al organismo
a producir un veneno o a saltar sobre el
agresor... Segundo estrato, en los pájaros:
el mesoencéfalo, que conduce a mecanismos
colectivos como el cuidado de los pequeños,
la construcción del nido, la búsqueda de
alimento,
el
reparto,
el
canto,
las
exhibiciones amorosas... El tercer estrato
aparece en seguida en los primates y sobre
todo en el hombre: la corteza cerebral que
proporciona datos abstractos, la conciencia,
la inteligencia.
- Lo más asombroso es este principio de
selección, que se encuentra por todas
partes, en el universo, en la primera química
de las moléculas, en los seres vivos y, si
debemos creer al neurobiólogo Jean Pierre
Changeux, en el interior mismo del cerebro
cuando se desarrolla en un recién nacido.
- El desarrollo del sistema nervioso también
obedece, en efecto, al principio darwiniano
de la selección. Cuando crece un pequeño
animal,
sus
neuronas
se
relacionan
mediante un sistema que obedece a un plan
de orden genético. Pero el empalme entre
dos neuronas sólo subsiste si éstas
funcionan en un circuito, si el entorno las
solicita. Las neuronas visuales de un recién
nacido no se conectan si a éste se le
mantiene continuamente en la oscuridad.
Hay, pues, de algún modo, una selección
que 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 La
vie est belle, la película de Frank Capra,
basta modificar una nadería para que todo
cambie
con
toda
una
catarata
de
consecuencias. Si no hubiera aparecido el
pikaia, un gusano que está en el origen
mismo de nuestro linaje, o si hubieran
sobrevivido los dinosaurios, no estaríamos
aquí. No habría ningún sentido, según él, en
la evolución. Ésta no retendría a los mejor
adaptados, sino a los más afortunados. La
vida quizás fuera un acontecimiento
probable, pero el hombre un verdadero
afortunado.
- Si los lemures no hubieran sobrevivido ni
podido alimentarse de bayas en sus
agujeros
mientras
desaparecían
los
dinosaurios, no estaríamos aquí. No hay una
intención oculta en esta historia. Pero el
resultado es que aumenta la complejidad. Si
existen planetas que se hayan desarrollado
en las mismas condiciones que la tierra, no
es improbable que esos seres existan y que
no se diferencien de nosotros más que un
avestruz de un cocodrilo: cuatro miembros,
dos ojos, un cerebro, sistemas locomotrices.
Y hay una fuerte posibilidad de que estén en
el mismo punto evolutivo que nosotros... No
se puede afirmar que exista una ley que
impulse
a
la
complejidad.
Pero
comprobamos que alguna cosa se organiza y
conduce a una inteligencia cada vez mayor y
más desmaterializada. Quizás la historia de
la evolución es el artefacto de una
conciencia que adquiere conciencia de sí
misma.
La memoria de los orígenes
- Sólo el cerebro humano se interroga sobre sí
mismo... ¿Esto le distingue de los demás?
- No sólo eso. Es capaz de exteriorizar
funciones en el medio. La herramienta
prolonga la mano. El hombre puede hacer
hoy 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... Una
máscara, anteojos, un paracaídas, alas,
ruedas... Ha ampliado también sus funciones
sensoriales mediante la escritura, que
permite conservar la palabra y transmitir el
pensamiento en el espacio y en el tiempo.
Esto caracteriza el cerebro humano. No es
sólo una masa muelle de neuronas, ni una
estación telefónica que agrupa los circuitos
del cuerpo, ni siquiera un ordenador. Se
extiende también al exterior, acoplado a
otros cerebros humanos en el conjunto del
planeta. Es una red fluida, en continua
reorganización,
que
reconfigura
sus
neuronas en la acción y la reflexión.
- En toda esta historia, se comprueba que la
complejidad se desarrolla con la disposición
de cosas simples: dos cuarks en el comienzo
del universo, cuatro átomos simétricos para
el carbono, sólo cuatro bases para los
genes, dos moléculas semejantes para
fundar los mundos animal y vegetal, dos
individuos para el sexo... Como si en cada
etapa la naturaleza encontrara el camino
más sencillo para progresar.
- De algún modo... Complejidad no es
complicación.
Es
una
repetición
de
elementos simples que se reproducen y
proliferan. Hoy sabemos simular este
fenómeno en una pantalla de ordenador:
partiendo de una forma elemental vemos
que se constituyen dibujos elaborados a los
que llamamos con el hermoso nombre de
“formas
fractales”,
parecen
alas
de
mariposa, colas de hipocampos, montañas,
nubes. La vida es así, repetitiva. El átomo
está en la molécula que está en la célula que
está en el organismo que está en la
sociedad...
- Llevamos en nosotros, entonces, las huellas
de estos ajustes...
- Exacto. Nuestro cerebro, con sus tres
estratos, conserva la memoria de la
evolución. También nuestros genes. Y la
composición química de nuestras células es
un fragmento pequeño del océano primitivo.
Hemos guardado en nosotros el medio del
que salimos. Nuestro cuerpo relata la
historia de nuestros orígenes.
62
LAS PROPIEDADES DE LA
VIDA
Joel De Rosnay
Dejando de lado los virus, organismos
incompletos, conviene repasar rápidamente
las características que presenta la vida.
membrana; cada uno forma una totalidad,
una unidad viviente autónoma.
- Nutrición:
se
mantienen
con
vida
absorbiendo o fabricando los alimentos que
necesitan para crecer y para mantener sus
funciones
vitales;
los
alimentos
son
asimilados, vale decir, se convierten en la
sustancia misma del organismo que se
alimenta.
- Individualización:
todos
estos
seres
pequeños son individuos delimitados por una
- Respiración-fermentación: por medio de
reacciones
de
combustión
lenta,
transforman la energía de los alimentos en
energía utilizable por la propia célula.
- Evolución: los organismos vivos pueden
“evolucionar” como consecuencia de los
mecanismos de mutación y de selección
natural.
- Reproducción: todos los seres vivos pueden
crear copias exactas de sí mismos; estos
mecanismos de división dependen de los
ácidos nucleicos.
- Movimiento: algunos microorganismos se
desplazan de madera coordinada por medio
de cilias o de flagelos.
- Muerte: si se vierte formol en la gota de
agua donde evolucionan los unicelulares,
63
cesa toda actividad; los microorganismos
mueren.
anticuerpos, que protegen el organismo de los
invasores (microbios, virus).
Todo lo que vive sobre la Tierra deriva de los
seres microscópicos de los que se ha hablado
en este capítulo. Desde luego, en el curso de
la evolución biológica han aparecido otras
propiedades: por ejemplo, el olfato, el instinto
y la conciencia reflexiva. Pero antes de oír o
de pensar es necesario vivir, y el objetivo de
esta obra es buscar el origen y el
funcionamiento de la vida más elemental.
Aunque existen muchos tipos de células, su
anatomía básica comprende casi siempre una
membrana, que asegura su individualidad y la
separa del mundo exterior pero sin aislarla;
un citoplasma, jalea proteínica transparente
que rodea los órganos celulares (mitocondrias,
cloroplastos...); un núcleo que contiene el
material genético.
Las tres funciones fundamentales de los seres
vivos serían, entonces:
1. La posibilidad de mantenerse vivo por
medio de la nutrición, la asimilación, las
reacciones energéticas de respiración y
fermentación;
2. La posibilidad de propagar la vida por
medio de la reproducción;
3. La
posibilidad
de
autoadministrarse
mediante
la
coordinación,
la
sincronización, la regulación y el control de
las reacciones de conjunto.
Para evitar cualquier equívoco, y dado que
estas funciones son tan propias del hombre
como de la bacteria, conviene generalizar más
y
denominarlas
autoconservación,
autorreproducción y autorregulación.
Partícula fundamental de la vida, la célula es
también una verdadera fábrica en escala
molecular. El cuerpo humano se compone de
unos sesenta billones de células contráctiles
de los músculos, células cardíacas que laten al
unísono, células del cerebro (neuronas),
agentes de comunicación, células de la retina
(sensibles a la luz), células de la piel. Otras
son independientes y poseen capacidad de
desplazamiento: células rojas o blancas de la
sangre,
macrófagos,
espermatozoides
u
óvulos, células sexuales.
Así, el cuerpo humano es comparable con una
sociedad de células que se comunican entre sí
por medio de hormonas, nervios y el sistema
inmunitario. Para comprender la vida, es
necesario penetrar en el corazón de la vida.
En la célula misma, planeta misterioso en el
universo de lo infinitamente pequeño...
La estructura elemental capaz de cumplir las
tres funciones fundamentales es la célula viva,
constituyente de todo organismo viviente, sea
microbio o ser humano, y unidad elemental de
la vida animal o vegetal. La célula viva es una
sociedad de moléculas. Las tres funciones
fundamentales de la vida serían imposibles sin
la red de comunicación que las integra y
regula.
Sin la comunicación intra e intercelular, no
habría vida. Esta comunicación se apoya en
moléculas portadoras de información que
actúan como señales: por ejemplo, las
hormonas. Estas señales son recogidas y
reconocidas por receptores que a su vez
inician las reacciones que permiten, por
ejemplo, sintetizar moléculas requeridas por la
célula, su reproducción o desplazamiento. En
esta red de comunicaciones, las proteínas
ocupan un lugar privilegiado. Algunas cumplen
una función pasiva, como ladrillos o
materiales de construcción de las células;
otras son activas, fabrican, transforman o
reconocen otras moléculas. Cada una tiene
una función precisa (un “oficio”). Así sucede
con las enzimas (máquinas-herramienta o
químicos infatigables de la célula) o los
64
Estructura de una célula viva
LA PERSPECTIVA HUMANA
Sherman, Irwin W. y G. Sherman
PRODUCCIÓN DE ENERGÍA EN
PRESENCIA DE OXÍGENO
Durante la respiración anaeróbica, el ácido
pirúvico forma o alcohol (como en las células
de levadura) o ácido láctico (como en un
músculo fatigado) (Cuadro 4ª), pero cuando el
oxígeno es abundante, estos productos no se
forman, y el ácido pirúvico tiene otro destino.
Como hemos visto, este compuesto de tres
carbonos es todavía muy rico en energía, y es
evidente que una célula que pierde semejante
molécula, pierde también una fuente potencial
de ATP. Si una célula fuera a existir solamente
con respiración anaeróbica, entonces debería
consumirse otra molécula de glucosa para
derivar otras dos moléculas de ATP. Al
descartar el ácido pirúvico u otras moléculas
relacionadas (ácido láctico, alcohol), la célula
anaeróbica
desperdicia
energía
química
potencial; puesto que si el ácido pirúvico
pudiera degradarse más, la célula podría
obtener cantidades adicionales de energía sin
tomar más glucosa. Esto es lo que ocurre
durante la respiración aeróbica, donde, el
ácido pirúvico se descompone en dióxido de
carbono y agua. La producción principal de
energía para la célula ocurre durante esta
fase. Claramente, como lo dice el nombre de
aeróbico, la degradación del ácido pirúvico
exige oxígeno.
Durante la respiración aeróbica el ácido
pirúvico se rompe para producir un fragmento
de dos carbonos (llamado grupo acetil) y
dióxido
de
carbono
(Fig.
4-9).
Simultáneamente, este último sale de la célula
y el fragmento de dos carbonos se une a una
coenzima llamada coenzima A, que produce
una molécula llamada acetil-coenzima A
(Fig. 4-9).
Es evidente que una tercera parte de los
átomos de carbono de la glucosa se han
convertido en dióxido de carbono; los dos
tercios restantes están ahora como grupo
acetil de la acetil-coenzima A. Los carbonos
del grupo acetil se oxidan para producir
dióxido de carbono, mediante una serie cíclica
de reacciones catalizadas por enzimas llamada
ciclo de Krebs, o del ácido cítrico (Fig. 4-9).
LA CÉLULA
Cuando la acetil-coenzima A entra al ciclo de
Krebs, el grupo acetil se une a un compuesto
de cuatro carbonos (ácido oxalacético) para
formar otro de cuatro carbonos (ácido cítrico),
y en el proceso se libera la molécula de
coenzima A. La coenzima A liberada por el
grupo acetil que entra en el ciclo, está
disponible para transportar más grupos acetil
a las enzimas de ciclo de Krebs. Mediante una
serie de reacciones catalizadas por enzimas, el
ácido cítrico se descompone en ácido
oxalecético, el material inicial, que puede
aceptar otro grupo acetil; en el proceso, el
grupo acetil original se ha descompuesto para
producir dos moléculas de dióxido de carbono.
El ciclo de Krebs proporciona un mecanismo
continuo para descomponer los grupos acetil.
Durante las reacciones del ciclo, el grupo
acetil pierde sus hidrógenos; éstos se unen al
oxígeno molecular y se convierten en agua a
través de una serie de reacciones llamadas
cadena respiratoria (Fig. 4-10).
La cadena respiratoria consiste en una
cascada de energía que implica una serie de
reacciones entre enzimas y coenzimas por
donde pasan hidrógenos para reducir,
finalmente el oxígeno y formar agua (Fig. 410). Por cada vuelta del ciclo de Krebs, hay
cuatro deshidrogenaciones, cada una libera un
par de hidrógenos. Así, en cada vuelta se
producen cuatro pares de hidrógenos. Cada
par de hidrógenos que bajan por la cadena
respiratoria genera tres moléculas de ATP;
así, por cada vuelta del ciclo, se generan 12
moléculas de ATP. Además de liberar
hidrógeno para producir energía mediante la
cadena respiratoria, la célula obtiene otro
beneficio del ciclo de Krebs, la producción de
unidades
usadas
en
la
síntesis
de
biomoléculas. Algunos de los compuestos
formados durante el ciclo pueden utilizarse
para
producir
aminoácidos
y
otros
componentes celulares esenciales; estos
productos intermedios pueden salir en
diferentes puntos del ciclo. De igual forma; las
moléculas que no se necesitan para la
biosíntesis pueden ser introducidas dentro del
ciclo en diferentes puntos, lo que permite a la
célula usar una mayor diversidad de productos
alimenticios utilizables. El ciclo de Krebs
puede considerarse como el eje metabólico de
la célula.
Examinemos ahora algunos de los detalles del
flujo de energía a través de la cadena
respiratoria que permiten a la célula obtener
moneda energética, ATP. Cuando el ácido
pirúvico se divide para producir acetilcoenzima
A y dióxido de carbono, pierde, también, un
par de hidrógenos. Éstos, lo mismo que los de
los ácidos del ciclo de Krebs, se pasan a la
coenzima NAD, que se reduce (NADH2) (Fig.
65
4-10). El NADH2 pasa sus hidrógenos a otro
receptor, la coenzima FAD (dinucleótido de
adenina flavina, derivado de la vitamina
riboflavina); la transferencia de hidrógenos es
nuevamente una reacción de oxidación y
reducción. El FAD, que tiene hidrógenos
(FADH2), puede pasarlos a una serie de
enzimas llamadas citrocromos, proteínas
conjugadas que contienen hierro en una
estructura cíclica (hem) y se parecen a la
hemoglobina. Hay tres tipos de citocromos, y
el último dona sus hidrógenos al oxígeno
molecular (Fig. 4-10). La cadena respiratoria
consta de NAD, FAD y los citocromos.
En la cadena respiratoria, el ácido pirúvico o
los ácidos del ciclo de Krebs son: XH2 y Y es
NAD; la siguiente reacción sería:
NADH2
YH2
FAD
NAD
Z
+
Y +
en la siguiente serie de pasos:
citocromo
FADH2
citocromo
y finalmente:
En resumen, escribamos nuestra ecuación
general de oxidación y reducción:
C6H12O6 +
X + YH2
ZH2 +
Cy
FAD
reducido
Z +
CyH2
2ATP
citrocomo
reducido
oxígeno
CyH2
O2
+
agua
citocromo
H2O +
Cy
La ecuación completa para la degradación
aeróbica de glucosa es la siguiente:
XH2
6º2
6CO2
Y
X
FIGURA 4-10 Cadena respiratoria
66
ZH2
ATP
En este punto podemos preguntarnos por qué
la célula atraviesa semejante serie de
complicadas reacciones. La respuesta es que
con cada transferencia de la cadena
respiratoria (una reacción de oxidación y
reducción) el hidrógeno baja de un estado de
energía elevada a uno de baja; en algunas de
estas transferencias, se forma el ATP.
Podemos
comparar
el
transporte
de
hidrógenos en la cadena respiratoria, al
movimiento del agua en la cascada de
energía, en la liberación de pequeñas
cantidades de energía a lo largo de la ruta.
XH2 + Y
FADH2
+
6H2O
H2Y
RESPIRACIÓN AERÓBICA:
CONTABILIDAD DE COSTOS
La degradación del ácido pirúvico por las
enzimas del ciclo de Krebs y la transferencia
de hidrógenos a lo largo de la cadena
respiratoria produce energía disponible para el
trabajo celular; en el proceso el ácido pirúvico
se transforma en dióxido de carbono y los
hidrógenos eliminados de él, se convierten en
agua. ¿Qué tan eficiente es la respiración
aeróbica? Por cada molécula de ácido pirúvico
que forma acetil-coenzima A, se produce una
molécula de NADH2 que al pasar los
hidrógenos a los citcromos, forma tres
moléculas de ATP. Puesto que se forman dos
moléculas de ácido pirúvico por cada u de
glucosa, la producción neta par ala célula es
de seis moléculas de ATP. De las dos
moléculas de acetil-coenzima A formadas de
la molécula original de glucosa en cada vuelta
del ciclo de Krebs, se generan 12 moléculas
de ATP (cuatro deshidrogenaciones y tres
moléculas
de
ATP
producidas
por
deshidrogenación); debido a que son dos
vueltas, el rendimiento neto de ATP es de 24
moléculas de ATP. Recordemos ahora que
durante
la
respiración
anaeróbica
se
produjeron dos moléculas de NADH2. Si estos
hidrógenos pasan a la cadena respiratoria, se
generan tres moléculas de ATP por cada par
de hidrógenos, para sumar un total de seis
moléculas de ATP. Lo que hace un gran total
de seis moléculas de ATP del ácido pirúvico
que van a formar acetil-coenzima A, 24 ATP
de la secuencia del ciclo de Krebs de la cadena
respiratoria y seis ATP provenientes de la
secuencia glucólisis-cadena respiratoria. El
rendimiento total de la respiración aeróbica es
de 36 moléculas de ATP; a esto hay que
añadir las dos provenientes de la respiración
anaeróbica, de modo que la célula obtiene 38
moléculas de ATP de la oxidación completa de
la glucosa.
Ahora, calculemos la eficiencia mediante una
simple operación aritmética. Hicimos notar
que la energía total que se obtiene de 1 mol
de glucosa es de alrededor de 700 calorías.
Mediante las respiraciones anaeróbica y
aeróbica, la célula capta 38 moléculas de ATP,
lo que equivale a 380 calorías. La eficiencia de
la respiración combinando la anaeróbica y la
aeróbica es, por tanto, de 54% (380/700 x
100 = 54%. Esta eficiencia es mucho mejor
que la de cualquier motor térmico que se haya
inventado (la eficiencia promedio del motor
térmico es de alrededor del 30%). Si
pudiéramos fabricar un motor que empleara
principios similares a los que emplea la célula,
disminuirán la escasez de electricidad y de
calefacción y los problemas de transporte;
habría abundancia de energía para todos.
CUADRO 4B ¿Por qué mata el cianuro?
Los citocromos pueden reaccionar con el
cianuro. El efecto letal de la cámara de gas
(el gas cianuro se genera añadiendo
comprimidos de cianuro de sodio a un ácido
como el clorhídrico) depende de que el hierro
del citocromo se enlace con estas sustancias
irreversiblemente. Así, las enzimas del
citocromo se inactivan y no transfieren
electrones. Las células aeróbicas que no
pueden obtener energía de la glucosa se
degradan y mueren. Ésta es la razón por la
que el cianuro causa la muerte
¿DÓNDE SE USA EL ATP?
El ATP proporciona la fuerza motriz para casi
todas las actividades celulares, entre ellas la
muscular y la nerviosa, el movimiento de cilios
y flagelos, el transporte activo y una amplia
variedad de procesos metabólicos requieren
energía. Describiremos algunos de estos
fenómenos con mayor detalle más adelante
(Caps. 17 y 20).
Cuando las sustancias tienen que entrar o
salir de las células contra un gradiente de
concentración, se requiere energía. En
algunos casos, esto se llama transporte cuesta
arriba. El bombeo de sodio hacia fuera de la
célula, requiere ATP, si no lo hay (por un
envenenamiento, por ejemplo) el proceso se
detiene. El trabajo de sacar el agua que entra
en la célula por ósmosis requiere ATP. En esta
forma, el ATP participa en el trabajo de las
células de nuestros riñones, que conservan
nuestro equilibrio de agua.
Las células nerviosas desempeñan un trabajo
eléctrico y aquí nuevamente el ATP interviene
en el movimiento de las moléculas cargadas
(llamadas iones) a través de la membrana
celular, generando así un potencial eléctrico;
el movimiento de esta carga eléctrica es la
base de la transmisión de los mensajes
nerviosos. Si el sistema ATP es envenenado
con una sustancia, como el gas neurotóxico,
se produce una parálisis porque no pueden
generarse mensajes eléctricos.
La fabricación de moléculas, esto es, la
formación de nuevos enlaces químicos
depende del ATP. En las plantas verdes el ATP
se forma durante la llamada fase luminosa de
la fotosíntesis, y subsecuentemente se usa
para sintetizar carbohidratos (azúcares) a
67
partir del CO2. De estos carbohidratos
dependemos todos respecto a la energía.
Así, en la economía de la vida, la moneda del
reino es el ATP (Fig. 4-11). El ATP es el
intermediario común de intercambio en las
reacciones que requieren energía y en las que
la producen.
RECOLECCIÓN DE ENERGÍA QUÍMICA:
EVOLUCIÓN Y LOCALIZACIÓN CELULAR
Todas Las células, sean anaeróbicas o
aeróbicas, tienen el esquema anaeróbico para
extraer energía de la glucosa. Parecería, por
tanto, que durante la evolución (desarrollo) de
la vida celular, los organismos anaeróbicos
surgieron primero, y que el sistema
respiratorio aeróbico se añadió más tarde al
anaeróbico. Esta línea de razonamiento ajusta
bien con nuestras deducciones acerca del
origen de la vida, puesto que la atmósfera de
la Tierra primitiva era reductora y los
organismos aeróbicos no podían funcionar en
ella; más tarde, cuando hubo oxígeno
disponible, los organismos anaeróbicos deben
haber adquirido la capacidad de utilizarlo en la
respiración celular. En virtud de esto, su
metabolismo se hizo más eficiente, y pudieron
conservar mayores cantidades de energía (en
forma de ATP) por cada molécula de sustancia
rica en energía que ingerían.
Las células son transformadoras de energía
química, pero ¿dónde se localiza en la célula
la fábrica de energía? ¿en qué forma la
maquinaria para la producción de energía se
ajusta dentro de l a célula? Hemos visto que
hay una considerable división del trabajo
dentro de las células, que algunas funciones
celulares están restringidas a estructuras o
compartimentos
específicos
denominados
organelos. Los procesos de producción de
energía que ocurren en la célula también
están en forma de compartimientos. Si se
licua a alta velocidad un fragmento de hígado
de modo que se homogenice, y luego se le
centrífuga, se obtendrían dos partes: una
solución acuosa y un sedimento (Fig. 4-12).
Las reacciones de la respiración anaeróbica
catalizadas por enzimas ocurren en la porción
soluble del citoplasma, en la parte del hígado
que se separó en la solución. Aunque las
enzimas están probablemente organizadas, no
se presentan en una configuración geométrica
fija y observable. Los fenómenos enzimáticos
que se llevan a cabo durante la respiración
aeróbica,
no
ocurren
en
la
porción
citoplásmica soluble de la célula, sino en un
organelo especial, la mitocondria. Estas
68
mitocondrias se encontrarían en el sedimento
de la muestra del hígado fraccionado. La
mitocondria ha sido llamada la planta de
energía de la célula porque es el principal sitio
de obtención de energía proveniente de la
glucosa. Ya se mostraron ilustraciones de
mitocondrias como se observan bajo el
microscopio electrónico (Pág. 33). La matriz
contiene las enzimas del ciclo de Krebs, en
tanto que las enzimas de la cadena
respiratoria
están
en
las
membranas
mitocondriales
interiores,
las
crestas.
Imaginemos la degradación sistemática de
una molécula de ácido pirúvico; las 15
enzimas de la secuencia se localizan en serie
en las mitocondrias, y los electrones e
hidrógenos son extraídos en forma gradual. La
secuencia enzimática se ajusta a la estructura
geométrica de la mitocondria. Podemos
comparar esta situación con la línea de
ensamble de una fábrica; las enzimas y
coenzimas se alinean y, como si fueran una
brigada que trabaja con cubos, extraen los
electrones y los hidrógenos para pasarlos
finalmente al oxígeno molecular, en este
proceso se produce ATP, que está disponible
para el uso de toda la célula.
RESUMEN
1. La energía es la capacidad de efectuar un
trabajo. La energía potencial es energía
almacenada; la energía cinética es energía
en acción. Las células vivas dependen de
la liberación y uso de energía que proviene
de los alimentos para sobrevivir.
2. Las leyes de la termodinámica establecen
que la energía no se crea ni se destruye.
PROCESAMIENTO DE LOS ALIMENTOS:
DIGESTIÓN
¿POR QUÉ COMEMOS?
Todos reconocemos lo que es el alimento. A
veces el solo hecho de pensar en alimentos
nos hace agua la boca. Pero ¿por qué
necesitamos comer? La mayoría de nosotros
respondería diciendo: “comemos para vivir”.
Intuitivamente,
cada
uno
de
nosotros
reconoce que la vida depende de un
suministro de alimentos, y todos sabemos que
tenemos una continua y constante demanda
de materia y energía (Caps. 3 y 4). De los
alimentos
obtenemos
los
materiales
necesarios para el crecimiento, la reparación y
la energía. Como Walter de la Mare lo señaló:
Es una cosa sumamente raratan rara como
puede serque cuanto come la Señorita T
se convierte en Señorita T.17
Nuestras células, como las de la Señorita T,
necesitan que los nutrientes o sustancias
reguladoras contenidas en los alimentos estén
disponibles en los líquidos de los tejidos en
una forma soluble. Sin embargo, los alimentos
que comemos son sustancias complejas, con
frecuencia insolubles. Por tanto, el problema
que se le presenta al cuerpo con el desayuno,
la comida o la cena consiste en descomponer
los productos alimenticios complejos en
moléculas pequeñas y solubles que puedan
atravesar las membranas de las células del
aparato digestivo. El proceso mediante el cual
nuestros alimentos se descomponen y pasan
de sustancias complejas e insolubles a
solubles y simples, se llama digestión. Ésta
es una función especial del sistema de
órganos
denominada
tubo
digestivo
(llamado también, conducto alimentario o
tubo gastrointestinal (GI)) Una vez que el
alimento es digerido, el tubo digestivo
desempeña
otra
función:
absorbe
las
sustancias solubles y las pone a disposición de
las células del cuerpo mediante los líquidos
corporales. Finalmente, el digestivo elimina
los residuos alimentarios que no pueden ser
digeridos o absorbidos.
contra las sustancias abrasivas que hay en los
alimentos y proporciona una envoltura
protectora que resiste la acción de las enzimas
de los jugos digestivos.
Aunque el tubo digestivo suele denominarse
“las entrañas”, en un sentido bastante real,
cualquier sustancia presente dentro de él no
está totalmente en el cuerpo. El tubo digestivo
va de la boca al ano y está rodeado por el
cuerpo, pero las sustancias que hay en el tubo
están tan fuera del cuerpo como un dedo
colocado en el hueco de una argolla está fuera
de la sustancia de la argolla.
TABLA 11-1 Organización funcional del
sistema digestivo
Estructura
Descripción
Boca
Contiene los
dientes, la
lengua y las
aberturas
de
las
glándulas
salivales
Los
dientes Minutos
muelen
y
despedazan
el
alimento,
ofreciendo
así
una gran área
superficial para
la acción de las
enzimas.
La
lengua ayuda a
los
dientes
y
enrolla
el
alimento
para
formar el bolo
preparándolo
para
la
deglución.
La
saliva diluye y
humedece
el
alimento.
El
moco
une
el
alimento
y
lubrica el bolo
para
la
deglución. Cada
día se produce
de 0.5 litros a
0.5 galones de
saliva.
Faringe
Estructuras
que tienen
en común el
sistema
digestivo y
el
respiratorio
El
bolo Segundos
alimenticio
es
empujado a la
faringe
voluntariamente
por la lengua. De
aquí, una acción
(reflejo)
involuntaria
continúa
la
acción
deglutoria.
APARATO DE INGESTIÓN:
PROCESAMIENTO DE ALIMENTOS
El tubo digestivo es continuo desde la boca
hasta el año (Fig. 11-1a); si se extendiera,
mediría casi 30 pies de longitud. En la vida,
sin embargo, el tono muscular (un estado
sostenido de contracción parcial) acorta su
longitud a una extensión de 12 a 15 pies. Las
paredes tienen cuatro capas: el revestimiento
más interno (la mucosa) consta de células
epiteliales; la capa que sigue (la submucosa)
está formada de tejido conjuntivo con fibras,
vasos sanguíneos y terminaciones nerviosas;
las capas más externas son musculares: la
interna tiene una orientación circular de las
fibras;
la
externa,
un
ordenamiento
longitudinal (Fig. 11-1b). El revestimiento
formado por la mucosa del tubo digestivo
secreta una sustancia mucosa, viscosa, y en
algunos
sitios
produce
también
jugos
digestivos. Este moco lubrica el tubo, facilita
los movimientos de los alimentos a lo largo de
él, protege las delicadas células epiteliales
Actividad
Tiempo
empleado
por los
alimentos
17
De “Miss T” de Walter de la Mare. Reimpreso con
permiso de The Literay Trustees of Walter de la Mare y
La Society of Authors como sus representantes.
69
Esófago
Esfínter
Cardíaco
Estómago
Esfínter
Pilórico
70
Tubo de 10
pulgadas
que conecta
la faringe y
el estómago
Banda
muscular
que cierra la
entrada del
estómago
Bolsa
muscular en
forma de l
con
una
capacidad
aproximada
de
1
qt,
debajo
de
las costillas,
que
actúa
como
depósito de
alimentos;
las
glándulas
gástricas y
mucosas
secretan
alrededor
de 2 qt de
jugo
gástrico al
día
Músculo que
cierra
la
salida
del
estómago
hacia
el
intestino
delgado.
Las
paredes
plegadas
se
distienden, y las
ondas
peristálticas
de
la contracción de
los
músculos
impulsan
el
alimento hacia el
estómago.
Los
líquidos
pasan
con
mayor
rapidez, gracias
a la gravedad.
4
a
10 seg
Intestino
delgado
Tubo
muscular
enroscado de 21
pies,
con
un
diámetro de 1
pulgada,
revestido
por
glándulas
y
vellosidades
absorbentes
para los
sólidos
Consta de
regiones:
Duodeno
Las
ondas Segundos
peristáticas
hacen
presión
contra el esfínter
y hacen que se
abra.
Los
líquidos
son
retenidos hasta
que llega la onda
peristática.
Las
paredes 2 a 6 h
musculares
agitan
y
subdividen
aún
más
los
alimentos.
Las
finas
partículas
se mezclan con
el jugo gástrico y
el
moco
y
producen
un
quimo
espeso.
La
secreción
gástrica
y
la
movilidad
del
estómago están
reguladas
por
factores
nerviosos
y
hormonales. La
función
de
almacenamiento
elimina
la
necesidad
de
muchas comidas
pequeñas.
El quimo gástrico Segundos
se
vacía
periódicamente
en el intestino
delgado.
(El
vaciado
del
estómago
es
controlado
por
varios
factores
que actúan sobre
el esfínter).
Yeyuno
Conserva
el
5 a
quimo
en h
movimiento
mediante
movimientos
de agitación.
Las glándulas
secretan
diario
1.5
galones
de
moco y agua.
tres La
desintegración
de las células
epiteliales de
las
paredes
libera enzimas
digestivas.
Ileon
Continúa
digestión
hidrolítica
la
Se absorben
los materiales
digeridos
Se absorben
los materiales
digeridos
Páncreas
Glándula grande
con abertura al
duodeno y que
produce
jugo
pancreático*
Las
enzimas
pancreáticas
prosiguen
la
digestión
hidrolítica de
las sustancias
nutritivas.
La secreción
pancreática
está regulada
por
factores
nerviosos
y
hormonales.
Hígado
+
Vesícula
biliar
y
El hígadoproduce
bilis acuosa de
color
verde
oscuro, que se
concentra
y
almacena en la
vesícula biliar, el
conducto
biliar
conecta
la
vesícula biliar con
el duodeno+
La
bilis
se
vierte en el
duodeno, y su
secreción está
regulada por
nervios
y
hormonas.
Ayuda
a
emulsionar las
grasas
(las
convierte en
pequeñas
gotitas),
lo
que
proporciona
un área de
superficie
mayor para la
acción de la
enzima lipasa.
6
Esfínter
Válvula
que
ileocolónico guarda
la
abertura entre los
intestinos
delgado y grueso
Evita el reflujo Segundos
del
intestino
grueso
al
intestino
delgado.
Ciego
y Sacos ciegos en
apéndice
la unión de los
intestinos
delgado y grueso
No
es
funcional
(vestigial) en
los
seres
humanos. En
los herbívoros
contiene
bacterias que
son
importantes
para
la
digestión
de
la celulosa.
Colon
e Tubo en forma de
intestino
U, con paredes
grueso
gruesas, con un
diámetro de 2.5
pulgadas
y
aproximadamente
5
pies
de
longitud; secreta
moco;
contiene
gran número de
bacterias
Recto
Continuación del
intestino grueso
protegido por la
válvula ileosecal
proximalmente y
por los esfínteres
anales
distalmente;
depósito
que
almacena
las
heces.
Absorbe agua
del quimo. El
peristaltismo
compacta los
residuos como
heces.
Las
almacena
antes de la
evacuación. El
moco lubrica
las heces y
protege
contra
los
jugos
digestivos
provenientes
del
intestino
delgado. Las
bacterias
actúan sobre
cualquier
alimento
no
digerido
y
sintetizan
sustancias
útiles,
por
ejemplo
vitaminas
y
gases, como
metano
y
ácido
sulfhdrico,
que da olor a
las heces.
Diariamente
se
eliminan
como
heces
alrededor de
0.5 libras de
material
indigerible,
compactado,
más
pigmentos
(que le dan
color a las
heces)
y
bacterias (1050% de las
heces).
Los
esfínteres
ileónico y anal
regulan
el
vaciado
del
recto,
controlados
por el reflejo
de defecación
*El páncreas también produce insulina y
cosa, pero éstas son secretadas directamente
en la sangre (Cap. 16)
+ El hígado es un regulador importante de
nutrientes después de su digestión y
absorción.
12
A
24 h
El procesamiento de los alimentos por el tubo
digestivo ocurre de la siguiente manera. Tres
veces al día, más o menos, entran alimentos
al conducto alimentario a través de la boca,
donde son degradados mecánicamente por la
acción desgarradora, trituradora y cortadora
de los dientes; la acción agitadora de la
lengua y la secreción de la saliva le dan al
alimento la forma de una bola flexible, o bolo.
El alimento pasa luego a la garganta (faringe)
y es deglutido. De la garganta es transportado
al estómago por el esófago y luego pasa al
intestino. El paso del alimento a lo largo del
conducto se efectúa mediante movimientos
musculares rítmicos llamados peristálticos
(Fig. 11-2); empujada e impulsada por
músculos, la carga sufre cambios mecánicos y
químicos: el estómago agita los alimentos y
los mezcla con moco de modo que asuman
una consistencia pastosa empezando, aquí la
digestión. Más tarde, los alimentos pasan al
intestino delgado, donde desembocan “vías
tributarias” que llevan enzimas digestivas;
casi toda la digestión ocurre en el intestino
delgado, y lo que era una carga bruta se
convierte en una mezcla de sustancias
solubles y líquidas. Los materiales solubles
son transportados a través de la pared
intestinal al torrente del sistema circulatorio.
Absorbidos y puestos en la circulación, los
constituyentes moleculares de los alimentos
entran en las células corporales, donde son
utilizados para obtener energía, reparar y
construir nuevas células. Las sustancias
remanentes no digeridas (heces) pasan al
intestino grueso y salen del tubo digestivo por
el ano.
Ahora que hemos examinado la organización
general del tubo digestivo, hagamos un viaje
más detallado y observemos sus funciones
especializadas. En la Tabla 11-1 se muestran
71
los detalles del viaje seguido por los alimentos
que comemos.
DIGESTIÓN: DEGRADACIÓN DE LOS
ALIMENTOS
El tubo digestivo es muy poco selectivo. Casi
todas y cada una de las cosas digeribles que
comemos son absorbidas sin ninguna clase de
selectividad. (Otros órganos, como el hígado y
el páncreas, son los que realmente establecen
los niveles de los nutrientes transportados en
la sangre). La descomposición enzimática de
los alimentos en el tubo digestivo ocurre
mediante hidrólisis. La hidrólisis separa las
moléculas por adición de agua. (Para el
estudio de las reacciones hidrolíticas véase el
capítulo 3). En este tipo de reacciones, el
cambio energético en las moléculas mismas es
insignificante; esto es se pierde poca energía
química de los alimentos. Más aún, las
reacciones hidrolíticas no requieren energía
(no se consume ATP). En el estómago y en el
intestino las proteínas son digeridas hasta
polipéptidos y, en último término, hasta
aminoácidos; las grasas se descomponen en
glicerol y ácidos grasos, los azúcares y
almidones
se
hidrolizan
para
dar
monosacáridos y los ácidos nucleicos se
degradan en nucleótidos.
La Tabla 11-2 enumera las enzimas y otras
sustancias secretadas por el conducto
alimentario y sus órganos, e indica su acción
sobre los componentes de nuestros alimentos.
ABSORCIÓN: ASIMILACIÓN DE LOS
ALIMENTOS
La digestión química reduce lo que alguna vez
fue una comida deliciosa en una solución de
ácidos grasos, glicerol, glucosa, fructosa,
nucleótidos y aminoácidos. Si estas pequeñas
y solubles moléculas van a utilizarse de
alguna forma por las células corporales, deben
ser extraídas del intestino hacia la corriente
sanguínea. El proceso de transporte de los
nutrientes y el agua del intestino y pasarlos a
la sangre constituye la absorción.
TABLA 11-2 Enzimas digestivas y productos relacionados del tubo digestivo y sus órganos
correlativos
Órgano
Boca
Enzima
Amilasa salival
Acción
Almidón-maltosa
(ptialina)
Estómago Ácido clorhídrico al Pepsinógeno-pepsina
0.5% (ph 1-3)*
Pepsina
Proteínas-polipéptidos
72
Otros comentarios
De 5 a 10% es hidrolizado
en la boca; hasta 50% se
continúa en el estómago. El
pH neutral de la saliva es
ideal para la acción de
ptialina
La acidez inactiva la ptialina
cuando se subdivide el bolo,
esteriliza
los
alimentos,
destruye las bacterias.
El
estómago
secreta
pepsinógeno inactivo, que
es activado por el pH bajo.
Esto evita la autodigestión,
puesto que las células que
revisten el estómago no
están expuestas ala pepsina
intracelularmente.
Moco*
Lipasa gástrica
Renina
Intestino
delgado
Protege la mucosa del
estómago de la pepsina
Grasas – ácidos grasos
Ayuda a la digestión de
Alta en lactantes y niños.
la leche
Cuaja la leche, lo que hace
Caseína-requesón
que
permanezca
en
el
estómago más tiempo para la
digestión de las proteínas por
el jugo gástrico. El pH óptimo
es 5-6, que sólo se encuentra
en los jóvenes.
‘Carbonato de sodio Neutraliza
(ph8-9)*
ácido
el
quimo Proporciona el pH adecuado
para la acción de jugo
pancreático y las enzimas
intestinales.
‘Moco*
Reviste
las
paredes
intestinales para protegerlas
Digestión
‘Enterocinasa
Tripsinógeno-tripsina
de las
‘Tripsina
Proteínas polipéptidos
proteínas
‘Quimotripsina
Proteínas-polipéptidos
‘Carboxipeptidasa
Proteínas-polipéptidos
‘Aminopeptidasa
Polipéptidosaminoácidos
“Amilasa
Almidón-maltosa
La quimotripsina es activada
por la tripsina
Digestión
de
“Maltasa
Maltosa-glucosa
los
carbohidratos
73
‘Lactasa
Lactosa-galactosa
glucosa
y
“Sucrasa
Sacarosa-fructosa
glucosa
y
“Lipasa
Ácidos grasos y glicerol
Bilis*
Emulsiona las grasas
“Ribonucleasa
Ácidos
nucleicos
mononucleótidos
Contiene bilirrubina (producto
de la descomposición de la
hemoglobinal), varias sales y
colesterol.
–
Digestión de
las grasas
Digestión
de
los
ácidos
nucléicos
“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 estómago
El intestino
Cuando llega al estómago lo que fue un bolo
alimenticio finamente dividido, ya ha sido
descompuesto en una solución ácida de
polipéptidos, gotas de grasa finamente
suspendidas
y
almidones
degradados
parcialmente. Sólo unas cuantas sustancias se
absorben en forma directa a través de las
paredes del estómago. Una de éstas es la
aspirina, un ácido débil, y también el alcohol
etílico. El alcohol etílico es hidro y liposoluble
y se difunde con rapidez a través de la
superficie epitelial del estómago para entrar
en la sangre. Ésta es la razón por la cual sus
efectos se manifiestan tan rápidamente.
Aunque se absorbe en el estómago, este
proceso es más rápido a través de las paredes
intestinales porque éstas tienen mayor
superficie. Es posible reducir los efectos
inmediatos
del
alcohol,
esto
es,
el
embotamiento de los centros superiores del
cerebro y la euforia concomitante, al disminuir
la absorción intestinal. Beber leche antes de
ingerir alcohol o comer bocadillos de queso o
entremeses muy grasosos, demora el vaciado
del estómago y, en consecuencia, lentifica la
absorción del alcohol, pero no la evita del
todo.
Aproximadamente 90% de los alimentos
digeridos se absorbe en el espacio de 20 a 25
pies del intestino delgado; el duodeno tiene
aproximadamente 1 pie de longitud, el
yeyuno, de siete a ocho pies, y el ileon
alrededor de 12 pies (Fig. 11-1). Además,
cerca de 10% del agua y la sal totales del
cuerpo entran al día en el intestino delgado
como secreciones de las diversas glándulas
digestivas, y aproximadamente 90% se
absorbe hacia la corriente sanguínea. Si toda
el agua secretada en los intestinos se perdiera
con las heces, nos veríamos frente a un serio
problema de deshidratación.
74
Puesto que el intestino delgado es el sitio
donde se absorben las sustancias nutritivas y
casi toda el agua, deberíamos esperar que
tuviera una gran área superficial de
exposición, y éste es exactamente el caso. El
intestino delgado es bastante largo y está
dentro de la cavidad abdominal en forma
replegada (Fig. 11-1) de modo que sólo por su
longitud ofrece una gran superficie de
absorción. Sin embargo, esto no es todo, ya
que la superficie del intestino delgado también
contiene pliegues y una enorme cantidad de
prolongaciones,
digitiformes
llamadas
vellosidades (del latín villus = pelo tupido)
que se proyectan hacia su cavidad (Fig. 11-3).
Tanto los pliegues como las vellosidades
aumentan
muchísimo
la
superficie
de
absorción de la pared intestinal, más que si
fuera completamente lisa. Se ha calculado que
la superficie total del intestino delgado es de 2
mil pies cuadrados, o sea aproximadamente
100 veces la superficie de la piel. Además,
cada vellosidad está cubierta por células
epiteliales, y la membrana de cada célula
tiene
muchas
microvellosidades,
que
aumentan más el área superficial de absorción
(Fig. 11-4). Así, la superficie del intestino
delgado es muy semejante a una toalla
absorbente, con sus numerosas y finas
proyecciones que facilitan la absorción del
agua; una toalla de baño tejida, sin su lanilla,
tiene menos poder de absorción.
Las vellosidades se mueven hacia delante y
hacia atrás, cada una independientemente de
la otra, en forma muy semejante a un campo
de trigo mecido por la brisa, y estos
movimientos tienen un origen muscular. El
movimiento es mayor después de una comida,
de modo que el proceso de absorción es más
rápido. Las células que se encuentran en la
superficie superior de las vellosidades se
eliminan y reemplazan en forma continua
como resultado de la actividad mitótica de las
células que se encuentran en su base, y cada
36 horas se reemplaza todo el epitelio
intestinal. La continua descarga de células en
el espacio intestinal suma aproximadamente
la cantidad de ¡0.5 libras de células cada día!
El paso de sustancias nutritivas a través de las
células del intestino delgado no es pasivo y la
velocidad con la que ocurre no puede
explicarse sólo por difusión. Más bien,
depende del acortamiento de las vellosidades,
lo mismo que la acumulación activa y
selectiva de materiales que requieren el gasto
de una considerable cantidad de energía
metabólica. ¿Por qué se requiere energía para
la absorción selectiva de las sustancias
nutritivas? Para mover las moléculas de una
región de baja concentración (en el intestino)
a una de mayor concentración (en el
intestino) a una de mayor concentración (la
corriente sanguínea) se requiere el transporte
activo de las moléculas “cuesta arriba”, por así
decirlo, y la energía para esos movimientos la
proporciona el ATP. Como puede haberse
previsto, las células con vellosidades del
intestino delgado están bien provistas de
mitocondrias para generar esta “fuerza de
movimiento”.
75
FIGURA 11-3 Intestino delgado. a) Estructura del intestino delgado (región duodenal) y glándulas
relacionadas. b) Detalle de la pared del duodeno. c) Estructura de las vellosidades.
76
CUADRO 11 A Una mirilla en el estómago
El 6 de junio de 1812, en una pequeña
comunidad e la frontera entre Canadá y el
estado de Michigan, Alexis St. Martín
accidentalmente disparó su mosquete y se
abrió un gran agujero en el costado izquierdo
del abdomen. William Beaumont, un cirujano
del ejército destacado en el cercano fuerte de
Mackinac, examinó al joven a los 30 minutos
del accidente y atendió la herida de St. Martín,
pero dio pocas esperanzas de que el
muchacho de 18 años de edad pudiera
recuperarse. St. Martín era joven y vigoroso, y
no sólo sobrevivió, sino que se recuperó muy
bien. Sin embargo, su herida cicatrizó en una
forma peculiar: un túnel de 2.5 pulgadas de
ancho permaneció abierto en su costado, y
éste conducía a través de la piel y los
músculos de la pared abdominal directamente
hasta el estómago. La comida y la bebida
salían por la perforación, a menos que se
evitara esto mediante una compresa y un
vendaje.
La fístula (abertura anormal) de St. Martín
proporcionó
a
Beaumont
una
notable
oportunidad para asomarse al aparato
digestivo, y el médico conservó al joven como
sirviente en su casa. St. Martín efectuaba
diversos trabajos domésticos; tuvo hijos y
disfrutaba de buena salud y vigor como
cualquier hombre en general.
Periódicamente, Beaumont usaba al joven
para hacer experimentos sobre los procesos
digestivos introduciendo diversos materiales
en el estómago por el agujero, sellando la
abertura con un vendaje para evitar
filtraciones y extrayendo luego los materiales
introducidos para evaluar los cambios. He aquí
el primer experimento registrado:
A las 2 en punto p.m. las saqué y examiné de
nuevo: encontré que la col, el pan, la carne de
puerco y la carne hervida habían sido
digeridos limpiamente y habían desaparecido
del hilo; los otros pedazos de carne habían
sufrido muy poco cambio. Las regresé una vez
más al estómago.
A las 3 en punto p.m., las examiné
nuevamente y encontré que la carne sazonada
estaba parcialmente digerida: la carne cruda
estaba ligeramente macerada en la superficie,
pero su textura general era firme y estaba
entera. El olor y el sabor de los líquidos del
estómago eran ligeramente rancios; y el
muchacho se quejaba de cierto dolor y de
molestias en el pecho. Regresé las piezas al
estómago otra vez.
W. Beaumont, Experiments and Observations
on the Gastric juice and thePhysiology of
Digestión, Pittsburgh, Allen, 1833.
St. Martin y Beaumont siguieron colaborando
durante 8 años; St. Martín permaneció con
buena salud y sobrevivió a Beaumont 27 años
y murió a los 76 años de edad. Hoy e día
sabemos mucho acerca de la función del tubo
digestivo, pero fue una notable serie de
circunstancias la que permitió a Beaumont
asomarse al estómago por primera vez, hace
150 años.
FIGURA 11-4 Micrografía electrónica de las
microvellosidades que revisten el duodeno
(Cortesía de K. R. Porter).
1 de agosto de 1825. A las 12 de la mañana
en punto introduje en el estómago por la
perforación
los
siguientes
alimentos,
suspendidos en un hilo de seda, atados a
distancias adecuadas para que pasaran sin
causar dolor: un pedazo de carne muy
sazonada; uno de carne de puerco, grasosa,
cruda y salada; uno de carne cruda salada,
magra; uno de carne salada hervida, uno de
pan rancio; y col cruda, picada; cada pedazo
pesaba alrededor de 8 gr; el muchacho
continúa con sus trabajos ordinarios en la
casa.
A la 1 en punto p.m. saqué y examiné los
productos introducidos: encontré que la col y
el pan, habían sido medianamente digeridos.
Los pedazos de carne no habían cambiado.
Los regresé al estómago.
77
¿A dónde van los nutrientes absorbidos?
Cuando cruzan el revestimiento epitelial de las
vellosidades, entran en la región central, que
contiene un lecho capilar de vasos sanguíneos
(Fig. 11-3), una arteriola, una vénula y un
vaso linfático, el quilífero. Los aminoácidos
se utilizarán para el crecimiento, reparación
energía. El hígado regula el nivel de
aminoácidos y azúcares en la sangre y actúa
como
un
regulador
de
la
absorción
indiscriminada de nutrientes por el tubo
digestivo y los requerimientos específicos de
las células corporales. También las vitaminas,
los minerales y el agua entran en la sangre y
son transportados a las diversas células.
Aunque los ácidos grasos y el glicerol entren
en las células epiteliales, se recombinan para
formar grasas neutras (llamadas triglicéridos).
Más de 60% de la grasa entra en los vasos
quilíferos en forma de diminutas gotas, ello les
da una apariencia lechosa (lacteus = lechoso).
Los vasos quilíferos vierten en los vasos
linfáticos que, en último término, desembocan
en la circulación sanguínea, a través de las
venas yugular y subclavia en el cuello (Cap.
12). Una parte de la grasa absorbida se
almacenará en las células de tejido conjuntivo
llamado tejido adiposo, algunas se utilizarán
para sintetizar membranas, y el resto será
utilizado para obtener energía.
DEFECACIÓN: EXPULSIÓN DE DESECHOS
Los residuos de los alimentos que no pueden
digerirse o absorberse salen del intestino
delgado y pasan a través de la válvula
ileocolónica al intestino grueso. Allí, el agua y
las vitaminas (producidas por las bacterias
intestinales) son absorbidas y los materiales
de desecho son comprimidos en heces.
Los movimientos peristálticos en el colon son
lentos,
y
99%
del
tiempo
no
hay
contracciones, pero cuando el colon se llena
en exceso, se presentan fuertes ondas
peristálticas y la materia fecal es propulsada
grandes distancias a lo largo del colon. La
parte inferior del colon (el recto) está rodeado
por dos bandas circulares de músculos
llamadas los esfínteres anales (literalmente
del griego “aquello que aprieta”). Cuando los
esfínteres se relajan, se abre el paso y el
material puede salir; cuando están contraídos,
la salida está cerrada.
FIGURA 11-5 El sistema portal hepático. La
sangre es llevada directamente del estómago
y los intestinos al hígado, por las venas
78
mesentéricas, gástricas y hepáticas portales.
Las venas hepáticas la trasladan luego al
corazón, por medio de la vena cava interior.
Cuando las materias fecales se acumulan en el
recto, se inicia un reflejo especial de
defecación
mediante
la
excitación
de
terminales nerviosas que envían sus impulsos
a la médula espinal. Los impulsos de
respuesta se transmiten al colon, al recto y al
esfínter anal interno y provocan la contracción
de los músculos en las paredes del colon y del
recto y la relajación del esfínter, que a su vez
provoca el vaciado de los intestinos (colon y
recto), porque el esfínter anal externo es un
músculo esquelético voluntario que cierra la
abertura exterior del ano, y puede ser
controlado conscientemente. Si el momento
no es conveniente para vaciar los intestinos,
el esfínter anal externo evita la defecación, a
pesar del reflejo. Cualquier padre que haya
tratado de adiestrar a un niño en la
defecación, reconoce cuánto tiempo se lleva el
desarrollar tal control consciente del esfínter
anal externo.
A la mayoría de nosotros nos es familiar el
deseo natural de defecar después de una
comida pesada o después de la primer comida
del día. Esto es provocado por los reflejos
gastrocólico yduodenocólico. El llenado del
estómago y del duodeno estimula los nervios
receptores en las paredes de estos órganos.
Los impulsos viajan a la médula espinal y
regresan al colon, donde estimulan los
músculos de las paredes y aumentan el
peristaltismo. Como resultado, el material
fecal se mueve con rapidez a todo lo largo del
colon y aparece el reflejo de defecación. El
vaciado del recto después de cada comida es
más evidente en los lactantes y en los
ancianos, en quienes el control del esfínter
anal externo es débil.
NUTRICIÓN: USO DE LOS NUTRIENTES
PROCESADOS
Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) fue un
aristócrata elegante y un brillante científico
quien halló su fin bajo la guillotina durante la
Revolución Francesa. Fue ejecutado no a
causa de sus trabajos científicos, sino por que
era recolector de impuestos de Luis XVI.
Cuando en su juicio se le pidió al juez que
perdonara la vida de Lavoisier, replicó: “La
República no necesita científicos”. Después de
la ejecución, un antiguo amigo de Lavoisier
hizo esta observación: “Llevó sólo un segundo
cortar su cabeza; cien años no serán
suficientes para producir otra semejante”.
Antes de su muerte prematura, Lavoisier
estableció con toda claridad que los alimentos
se quemaban (oxidaban) en las fábricas
químicas del cuerpo y que en esta forma era
como los organismos vivos obtenían su
energía. Lavoisier también demostró que el
contenido energético de cualquier combustible
–un montón de carbón, lo mismo que un cubo
de azúcar o una libra de carne- podría
determinarse simplemente quemándolos y
midiendo el calor liberado como calorías.
Desde la época de Lavoisier hemos sido
contadores de calorías. Ciertamente, todos
sabemos que los alimentos, lo mismo que
cantidades diversas del mismo alimento tienen
diferentes valores calóricos. En general puede
decirse que una cantidad dada de grasa
contiene más del doble de calorías que una
cantidad
igual
de
proteínas
o
de
carbohidratos.
Toda la energía que el cuerpo oxida en los
alimentos aparece en último término como
calor, que se disipa en el ambiente. La
intensidad con que se produce el calor es igual
a las demandas energéticas del cuerpo, y a
esto se le llama índice metabólico. El índice
metabólico es una medida de las demandas
energéticas en determinado tiempo. Puede
medirse y expresarse en calorías. Para una
persona promedio que pese 150 libras, la
cantidad de energía mínima requerida para
quedarse en cama sin hacer absolutamente
nada, es de 1500 a 1800 calorías. A esto se le
llama metabolismo basal BMR), y la
energía se utiliza para conservar las funciones
del corazón y los movimientos respiratorios y,
en general, para sostener vivas las células del
cuerpo. El metabolismo basal varía con el
sexo y con otros factores (entre ellos, la edad,
las hormonas y el estado nutricional del
cuerpo). Una mujer promedio tiene un índice
metabólico algo más bajo (de 15 a 20% más
bajo) que un hombre promedio y, así,
requiere menos calorías. Por arriba y por
abajo del índice basal, un individuo requiere
calorías para el trabajo. Los requerimientos
calóricos varían con los diversos tipos de
actividades.
Por
ejemplo,
las
mujeres
requieren
más
calorías
cuando
están
embarazadas o amamantan, y un niño en
desarrollo requiere más calorías por libra de
peso corporal que un adulto; un lactante
requiere 50 calorías por libra de peso corporal,
en tanto que un adulto sólo requiere 18
calorías cuando lleva una vida sedentaria y 35
cuando está en actividad.
Los carbohidratos y las grasas proporcionan
energía, y los carbohidratos son fácilmente
convertidos en grasa dentro del cuerpo. El
simple intercambio de carbohidratos por grasa
explica por qué la grasa se deposita cuando
una persona come una dieta rica en
carbohidratos. También la proteína puede
contribuir al suministro de energía, pero las
demandas energéticas de las células se
satisfacen con carbohidratos y grasas en tanto
se disponen de estos materiales. A esto se le
llama ahorro de proteínas. Durante la
inanición, los depósitos de carbohidratos y
grasas
se
vacían
primero,
luego
los
aminoácidos sirven como combustible. La
cantidad de energía disponible proveniente de
los aminoácidos bajo estas condiciones puede
bastar sólo para algunos días, puesto que
deben obtenerse de los tejidos estructurales
del cuerpo. Después de este corto tiempo, el
cuerpo empieza a consumirse a sí mismo. Las
células no pueden crecer y repararse, y esto
en último término conduce a la muerte.
A diferencia de los carbohidratos y de las
grasas, las proteínas contienen nitrógeno.
Aunque las tres pueden servir como fuente de
energía, las grasas y los carbohidratos no
pueden servir como una fuente para la
formación de los aminoácidos, porque carecen
de átomos de nitrógeno. Los aminoácidos y
las proteínas no pueden almacenarse (excepto
en los huevos y las nueces), por lo que las
cantidades de proteínas en exceso se
transforman rápidamente en glucógeno y
grasa y su nitrógeno se excreta como urea.
Así, aunque podemos existir durante algún
79
tiempo
sin
grasas
o
carbohidratos,
necesitamos tener un suministro continuo de
proteína en nuestra dieta.
Los carbohidratos y los lípidos provenientes de
varias especies de plantas y animales difieren
sólo ligeramente en su composición y en el
valor nutricional que tienen para nosotros. Las
proteínas, sin embargo, son únicas, y no todas
ellas contienen las 20 diferentes clases de
aminoácidos. En general, las proteínas
completas,
que
pueden
sostener
el
crecimiento cuando se utilizan como el único
suministro dietético, se derivan de fuentes
animales. En consecuencia, la nutrición
adecuada sólo a base de vegetales, de
ordinario requiere una dieta mixta de
alimentos vegetales. Casi toda la materia
vegetal es baja en proteínas; esto significa
que una dieta vegetariana ordinariamente se
complementa con carne u otros alimentos
ricos en proteínas para satisfacer los
requerimientos dietéticos diarios de proteína.
En general, puede decirse que un ser humano
requiere cerca de 1g de proteína por
kilogramo de peso corporal por día. La falta de
las cantidades adecuadas de proteína en la
dieta diaria, o la deficiencia de aminoácidos
por falta de equilibrio en los alimentos
proteínicos, quizá es el problema más grave
que enfrentan los pobres de este mundo.
(Cap. 29).
TABLA 11-3 Composición química y requerimientos nutricionales diarios de un varón de
70 kg. (150 lb)
Componentes
Contenido (g)
Requerimiento diario
Agua
41 400
Grasa
12 600
Aproximadamente
Proteína
12 600
70-100 g Aproximadamente 2 500 calorías
Carbohidrato
300
Aproximadamente
Na (sodio)
63
3.0 g
K (potasio)
150
2.5 g
Ca (calcio)
1 160
1.0 g
Mg (magnesio)
21
Cl (cloro)
85
2.5 g
PO* (fosfato)
670
1.5 g
S (azufre)
112
Fe (hierro)
3
l (yodo)
0.014
Vitamina A
400 g
?
12 mg
250 mg
5,000 IU
Tiamina
1.2
Riboflavina
1.7 mg
Niacina
19 mg
Ácido ascórbico
70 mg
Vitamina D
100 g
400 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 requiere
alrededor de 500 gr. de alimento orgánico (1 a 2 lb.) al día. Alrededor de 14% del alimento que se ingiere debe ser
proteína.
Una dieta diaria bien equilibrada debe constar
de proteínas (15%), carbohidratos (65%) y
grasas (de 30 a 40%), para satisfacer las
necesidades energéticas y estructurales del
cuerpo, junto con vitaminas, minerales,
minerales que menos abundan en el
organismo y agua. Estas últimas cuatro
80
sustancias son constituyentes importantes de
las coenzimas y de otros reguladores
metabólicos,
así
como
componentes
estructurales del cuerpo. Las cantidades de las
diversas clases de nutrientes incluidos en la
dieta
dependen
de
su
papel
en
el
metabolismo. La Tabla 11-3 presenta las
cantidades
de
sustancias
alimenticias
requeridas al día y las compara con las
cantidades que se encuentran en el cuerpo.
PROBLEMAS A LO LARGO DEL TUBO
DIGESTIVO
En circunstancias normales, el paso del
alimento por el tubo digestivo está regulado
por
diversos
mecanismos
nerviosos
y
hormonales, y la comida, la deglución, la
digestión y la defecación ocurren sin ningún
problema. Sin embargo, la gran cantidad de
remedios que se venden sin prescripción para
tratar
diversos
problemas,
desde
una
indigestión hasta el estreñimiento, testifica el
gran número de cosas, reales o imaginarias,
que no funcionan bien.
Caries dental
Las caries o picaduras dentales son el
padecimiento humano más frecuente. Algunas
bacterias fermentan los azúcares y secretan
ácidos, el ácido corroe los dientes y produce
caries. El desarrollo de éstas depende de la
susceptibilidad del diente, de la capacidad de
la saliva para neutralizar los ácidos y de la
presencia de azúcar en la boca. Enjuagarse o
cepillarse los dientes después de las comidas
ayuda a evitar las caries, porque se eliminan
las partículas alimenticias y las secreciones
ácidas de las bacterias, incrementándose la
secreción salival. El dolor (odontalgia) ocurre
cuando la destrucción ha llegado a las
terminaciones nerviosas de los dientes. Las
caries no detectadas pueden con el tiempo
provocar un absceso. Vale la pena cuidar de
los dientes, no sólo para reducir gastos
odontológicos, sino porque la pérdida de los
dientes causa un notable cambio estético,
como el hundimiento de los labios y las
mejillas, y en la nutrición, puesto que la
capacidad para masticar depende de la
condición de los dientes.
Un antiguo chiste tiene gracia: “los dientes
están muy bien, pero las encías tienen que
sacarse”. Contiene algo de verdad, porque
después e los 35 años se pierden más dientes
por enfermedades de las encías, que por las
mismas caries. Los tejidos de las encías que
rodean los dientes (tejidos periodontales)
se inflaman con frecuencia, situación llamada
piorrea; los dientes se aflojan y caen. La
piorrea puede ser causada por depósito de
cálculos (placas cargadas de bacterias, que se
calcifican), una inadecuada limpieza con el
cepillo, traumatismos causados por palillos de
dientes
y
gingivitis
(enrojecimiento
o
inflamación de las encías causada por poca
higiene), deficiencias de vitaminas B y C e
infecciones bacterianas como la angina de
Vincent (boca de trinchera).
Acedía e indigestión
La situación conocida como acedía es
causada por un reflujo en el extremo inferior
del esófago de jugo gástrico sumamente ácido
que irrita la mucosa del esófago y provoca una
sensación quemante. En algunos individuos
esta situación es crónica, causada por el cierre
inadecuado del músculo constrictor cardias en
la unión del estómago y el esófago. El cierre
normal del carias se origina por la presión que
hay en la cavidad abdominal, la parte inferior
del esófago está debajo del diafragma (Fig.
11-1a). Si el segmento terminal del esófago
es empujado hacia arriba a través del
diafragma para que quede en la cavidad
toráxica (como ocurre en los últimos cinco
meses del embarazo, por el gran tamaño del
feto), la barrera no es tan eficaz, y existe la
tendencia a que algunos contenidos del
estómago sean regurgitados hacia el esófago.
La acidez estomacal lleva a la acedía,
característica durante los últimos meses del
embarazo. Se reduce en las últimas semanas
cuando el feto se vuelve hacia abajo. La
tendencia en el recién nacido a regurgitar se
debe a que la porción inferior de su esófago
no está en su cavidad abdominal, de modo
que la constricción entre el estómago y el
esófago es débil. No obstante la publicidad
actual, un “estómago ácido” es natural y
funcional. Si el estómago no fuera ácido, no
podría empezar la digestión de las proteínas.
Sin embargo, la acedía puede aliviarse
bebiendo una solución alcalina, como el
bicarbonato de sodio.
La indigestión es común cuando hay
alteraciones emocionales. Mediante el reflejo
nervioso la secreción de jugo gástrico se
inhibe con emociones como el disgusto y el
temor, de modo que no debe sorprender que
la digestión se deteriore cuando nos
encontramos bajo estrés emocional.
Úlceras pépticas
Las úlceras pépticas son pequeños agujeros
semejantes a cráteres erosionados en las
paredes del estómago (donde se llaman
úlceras gástricas) o del intestino delgado
(úlceras duodenales) y se calcula que
afectan a uno de cada 10 adultos en Estados
81
Unidos; la mayoría de las víctimas son
hombres. Existe alguna correlación entre el
estrés y el desarrollo de la úlcera (Cuadro
11B). Las úlceras son el resultado de una
secreción insuficiente de moco y de una
secreción excesiva de jugo gástrico en el
estómago, esto erosiona la pared de la
mucosa y puede perforar el estómago o el
mismo duodeno y causar peritonitis18 y
hemorragia. Lo más común es que una úlcera
péptica se encuentre en el duodeno, más allá
del estómago. El dolor relacionado con una
úlcera duodenal quizá origina irritación de las
fibras nerviosas expuestas y de las células
musculares en la región de la úlcera; los
espasmos musculares iniciados por el ácido
que actúa sobre el músculo pueden ser
factores contribuyentes. La ingestión de leche,
bases
y
alimentos
puede
aliviar
temporalmente el dolor, puesto que estas
sustancias tienden a neutralizar el ácido en el
jugo gástrico y a retrasar el vaciado del
estómago. El dolor abdominal quemante en
los que sufren de úlcera suele empezar dos o
tres horas después de comer, cuando el ácido
no neutralizado empieza a entrar en la región
duodenal.
Cálculos biliares, bilis e ictericia
La bilis es un líquido complejo: contiene los
pigmentos bilirrubina (rojo oscuro) y
biliverdina (verde), resultantes de la
descomposición de la hemoglobina; diversas
sales biliares y algo de colesterol. Si el
conducto biliar se obstruye o si la vesícula
biliar, donde se almacena la bilis, ha sido
extraída quirúrgicamente, se deteriora la
digestión de grasas. Los pigmentos biliares
dan a las heces su color café característico;
así, la obstrucción del conducto biliar, el daño
del hígado o un trastorno sanguíneo como la
anemia (causada con frecuencia por falta de
hemoglobina), puede reflejarse en heces
calcéreas o grisáceas, puesto que los
pigmentos biliares no pueden verterse en el
intestino. En ocasiones, llos pigmentos biliares
se acumulan en la sangre porque no pueden
excretarse y dan a la piel un matiz
amarillento: situación denominada ictericia.
Ésta tiene varios orígenes: obstrucción del
conducto biliar, daño en las células hepáticas
causado por la cirrosis, la hepatitis, sustancias
tóxicas como los venenos o el alcohol, y una
destrucción excesiva de eritrocitos por anemia
18
La peritonitis es una inflamación producida por
bacterias, de la mucosa de la cavidad abdominal; antes
de la llegada de los antibióticos, casi siempre era
mortal.
82
perniciosa o paludismo. Puesto que las causas
son tan variadas, el tratamiento de la ictericia
debe ajustarse a su origen.
Quizá el padecimiento más frecuente que
involucra a la bilis es el estado conocido como
cálculos biliares. Es normal que la bilis en la
vesícula biliar se concentre cinco a 10 veces
por la resorción de agua, y en circunstancias
ordinarias la bilis concentrada no contiene
depósitos. En ocasiones se precipitan cristales
del colesterol, y éstos se combinan con sales y
pigmentos biliares para producir los cálculos
biliares. Estos menudos cálculos teñidos de un
color verde amarillento pueden producir dolor
y obstruir el conducto biliar, y detener, por
tanto, el flujo de bilis hacia el intestino,
perjudicando seriamente la digestión y la
absorción de grasa. Algunos cálculos biliares
salen con el alimento no digerido, pero los de
tipo obstructivo deben de ser extraídos
mediante cirugía.
Apendicitis
El saco sin salida que se encuentra en la
extremidad
del
ciego,
el
apéndice
vermiforme (Fig. 11-1), es un órgano linfoide
que no tiene funciones digestivas en los seres
humanos. Aunque protege contra la infección,
puede infectarse con bacterias provenientes
del resto de los intestinos, y producir un
estado inflamatorio llamado apendicitis. Esta
situación puede tratarse con antibióticos o
bien,
el
apéndice
puede
extirparse
quirúrgicamente. El peligro de la apendicitis
consiste en que el apéndice infectado puede
perforarse, y arrojar su contenido bacteriano
en la cavidad abdominal y causar una
peritonitis.
Estreñimiento, diarrea y colitis
Las heces eliminadas del cuerpo generalmente
son blandas y en forma de columna. Si el
vaciado se demora, hay una absorción
excesiva de agua y la materia fecal se seca y
endurece, dificultando la evacuación, lo que se
denomina
estreñimiento,
mismo
que
también puede ser provocado por emociones
como el temor, la ansiedad o el susto, que
inhiben el reflejo de defecación. Los dolores
de cabeza y otros síntomas que acompañan el
estreñimiento no son resultado de las toxinas
o venenos absorbidos de las heces, sino de la
distensión mecánica del recto. Síntomas
similares
aparecen
en
condiciones
experimentales si el recto es rellenado con
una sustancia no tóxica, como el algodón o un
globo inflado.
Las
paredes
del
recto
tienen
vasos
sanguíneos. A veces debido al estreñimiento,
la presión abdominal (como sucede en el
embarazo o en caso de obesidad grave), o la
predisposición hereditaria, estos vasos crecen
y producen las hemorroides, que pueden ser
externas o internas y causar dolor y
hemorragia.
Si el contenido del colon se mueve demasiado
rápido, hay menos tiempo para la absorción
del agua, y los materiales fecales que llegan al
recto son más líquidos, lo que se conoce como
diarrea. La diarrea, caracterizada por
evacuaciones acuosas y frecuentes, puede
originarse por irritación de la mucosa del colon
debido a la presencia de bacterias que causan
disentería, irritantes en los alimentos (como
las ciruelas, que estimulan los movimientos
intestinales), o sustancias tóxicas. La diarrea
prolongada o grave puede causar una pérdida
excesiva de agua o colitis ulcerosa, debido al
rápido flujo de jugos digestivos del intestino
delgado en el colon. Éste puede, a su vez,
producir úlceras en la pared del colon.
RESUMEN
1. La digestión es el proceso durante el cual
las sustancias complejas e insolubles de
los alimentos se descomponen en otras
simples y solubles. Ocurre en el tuvo
digestivo, que también absorbe los
materiales solubles y elimina los residuos.
2. El tubo digestivo secreta moco y enzimas.
3. El peristaltismo mueve el alimento a lo
largo del tubo, después de la boca y la
faringe, cuando pasa por el esófago hasta
el estómago, los intestinos delgado y
grueso y el recto, desde el cual se
expulsan las heces.
4. La digestión de los carbohidratos comienza
en la boca.
5. En el estómago los alimentos son agitados
y subdivididos para formar el quimo en un
medio
ácido.
Empieza
la
digestión
hidrolítica
de
las
proteínas
para
convertirlas en polipéptidos y de las grasas
para transformarlas en ácidos grasos.
6. En el intestino delgado continúa la
digestión
de
las
proteínas,
los
carbohidratos y las grasas en un medio
alcalino. Los productos del hígado y el
páncreas ayudan en la digestión y se
vierten en el duodeno. El duodeno, el ileon
y el yeyuno tienen una gran área
superficial
de
absorción
debido
al
revestimiento
de
vellosidades
y
microvellosidades de las células epiteliales.
La absorción ocurre mediante transporte
activo, lo mismo que por difusión.
CUADRO 11B Las úlceras: el precio del éxito
Las úlceras pépticas se presentan a cualquier edad,
pero son más frecuentes de los 30 a los 35 años de
edad. Hay aproximadamente cuatro veces más
hombres con úlcera que mujeres. Existe una estrecha
relación entre las úlceras y la personalidad. Las
víctimas de la úlcera son ordinariamente individuos
agobiados de conflictos, que manejan bruscamente,
que comen de prisa, que tienen ansias de superioridad;
son más del tipo activo que del flemático e
introvertido. En las personas que se hallan bajo estrés,
las úlceras se presentan con muchísima frecuencia:
conductores de autobuses y de taxis, ejecutivos en el
mundo de los negocios.
Hace aproximadamente diez años, se iniciaron algunos
interesantes experimentos para investigar la causa de
las úlceras. Se adiestraron monos para que evitaran un
choque eléctrico bajando una palanca, una situación de
aprendizaje que no les costó mayor trabajo dominar.
Aunque los simios aprendieron bien, con frecuencia
murieron a causa de úlceras pépticas graves. Pruebas
posteriores demostraron que si a un mono se le ataba
a una silla y se le sometía a choques eléctricos a
intervalos, no desarrollaba úlceras. Para aclarar la
situación, un par de monos fueron relacionados el uno
con el otro mediante un piso conectado con un alambre
eléctrico y simultáneamente se les dieron choques. Así,
el tratamiento administrado fue exactamente el mismo
para cada uno de ellos. Sin embargo, uno de los
animales tenía una palanca ficticia; ambos monos
recibieron el mismo número de choques, pero sólo uno
de ellos, el mono “ejecutivo” podía desconectar la
descarga. Sólo el mono ejecutivo desarrolló úlceras.
(Hay que hacer notar que el mono ejecutivo no recibía
ninguna advertencia de los choques que iban a venir).
Investigaciones más recientes han intentado separar
los factores físicos y psicológicos que intervienen en la
producción de las úlceras gástricas, utilizando para ello
ratas. Al igual que los monos, dos ratas recibieron
choques eléctricos simultáneamente a través de
electrodos colocados en sus colas. Una de las ratas oía
una señal unos cuantos segundos antes del choque, de
modo que podía predecir cuándo ocurriría la descarga,
en tanto que la otra no recibía ninguna señal de
advertencia. Las ratas que oían el zumbido de
advertencia desarrollaron una úlcera grave, en tanto
que las que recibían choques sin advertencia precia no
desarrollaron úlceras. De aquí que el efecto psicológico
de predictibilidad más que el choque mismo
determinaba la gravedad de la úlcera. Si el animal
estaba provisto de una palanca mediante la cual podía
evitar el choque y escapar, esto es, hacer frente al
choque después de la señal de advertencia, la
ulceración era mucho menos grave.
Este último resultado era aparentemente contrario al
obtenido con los monos. Esta contradicción puede
explicarse por los efectos de retroacción sobre el
comportamiento repetitivo, esto es, si un animal puede
hacer frente a un choque desconectándolo, está
obteniendo un esfuerzo positivo o una llamada
retroacción importante de su ambiente. Si el animal
intenta hacer frente al choque y aún así lo recibe,
83
como el mono ejecutivo, está recibiendo un refuerzo
negativo o una retroacción poco importante de su
ambiente; esto produce ansiedad y estrés que, en
último término, lleva a la úlcera péptica. Si el animal
no recibiera la oportunidad de hacer frente al choque,
esto es, lo recibiera y no pudiera hacer nada al
respecto, no estaría recibiendo retroacción ni negativa
ni positiva. La tensión psicológica se reduce
consecuentemente y, aunque el animal esté en una
situación sumamente tensa, el desarrollo de la úlcera
se reduce, porque disminuye la cantidad total de
estrés.
Estos estudios sugieren que la fatiga física (los
choques en este caso) no son el principal factor en la
formación de las úlceras, sino los factores psicológicos
o emocionales. De suma importancia es el carácter
cíclico de la fatiga emocional; el desarrollo de la úlcera
fue máximo cuando se sometieron los monos a seis
horas de fatiga seguidas por seis de descanso. Parece
que la fatiga continua produce un tipo de ajuste
estable de la situación y, en consecuencia, las úlceras
no tienden a desarrollarse.
En una situación similar, las personas que reciben
choques inevitables pero piensan que pueden evitarlos
apretándolos puños u oprimiendo un botón, mostraron
menos excitación emocional que aquellas a las que se
les administraron los mismos choques y que también
se les pidió que apretaran los puños u oprimieran un
botón, pero que comprendían que los choques eran
inevitables. Quienes pensaron que tenían control sobre
el choque, veían que sus respuestas les producían una
retroacción importante –refuerzo positivo-, en tanto
que en contraste, las personas que pensaban que
estaban indefensas, consideraban que sus respuestas
no producían ninguna retroacción importante.
Más tarde se ha encontrado que los animales que
reciben retroacción positiva, es decir, los que pueden
evitar el choque, muestran un aumento en las cifras de
neurotransmisores (noradrenalina) en el cerebro, en
tanto que los que se saben indefensos ante los mismos
choques muestran una disminución. Se sospecha que
las cifras reducidas de neurotransmisores en el cerebro
causan la depresión nerviosa y la incapacidad
consecuente para arreglárselas. Así, la incapacidad
inicial en una situación particular puede inducir
cambios bioquímicos en el sistema nervioso; éstos
intensifican la depresión y la incapacidad para
afrontarla puede convertirlas en un círculo vicioso.
Una vez que la úlcera se desarrolla, ¿cómo puede
tratarse? El tratamiento de las úlceras implica intentos
para reducir la secreción de jugo gástrico mediante la
administración de fármacos que bloqueen los estímulos
nerviosos que producen la secreción ácida. Si esto no
funciona,
el
tratamiento
consiste
en
cortar
quirúrgicamente el nervio vago, nervio que es el
principal estimulador de la porción secretora del
estómago. ¿En qué forma pueden controlarse las
úlceras sin recurrir a la cirugía? El método más simple
es con frecuencia el más difícil: evitar el ambiente que
causa la tensión nerviosa. Un cambio de trabajo y de
modo de vida con frecuencia ayudan, como también
comidas frecuentes de una dieta blanda que contenga
leche y productos lácteos y una completa abstinencia
de estimulantes como el tabaco, el alcohol y el café.
7. Los aminoácidos y los azúcares entran en
la corriente sanguínea por los capilares de
las vellosidades y son transportados
directamente al hígado mediante el
sistema portal hepático. Las grasas, como
84
los ácidos grasos y el glicero, se
recombinan para formar triglicéridos y
entrar en el sistema linfático por los
quilíferos de las vellosidades.
8. Los reflejos gastro y duodenocólico
originan el vaciado intestinal (colon y
recto) por el ano.
9. Las demandas energéticas del cuerpo se
miden en cuanto a calor (calorías) como la
tasa metabólica. La tasa metabólica y los
requerimientos calóricos varían con el
sexo y la actividad diaria. La energía es
suministrada por lo general por las grasas
y los carbohidratos, y las proteínas
proporcionan energía lo mismo que sirven
como materiales de construcción para el
crecimiento estructural y las reparaciones.
10. A diferencia de los carbohidratos y las
grasas,
las
proteínas
no
pueden
almacenarse. Las llamadas proteínas
completas provienen generalmente de
fuentes animales, en tanto que los
vegetales tienen un bajo contenido
proteínico y a menudo incompleto en
cuanto a su contenido de aminoácidos.
11. Necesitamos comer una dieta bien
equilibrada
que
contenga
grasas,
carbohidratos y proteínas, lo mismo que
vitaminas, minerales que más abundan y
que menos abundan en el organismo y
agua.
12. El proceso digestivo es normalmente
regulado por hormonas y nervios.
13. Los trastornos del sistema digestivo
pueden reflejarse en forma de caries
dental,
piorrea,
acidez
estomacal,
indigestión, úlcera péptica, peritonitis,
ictericia, cálculos biliares, apendicitis,
estreñimiento, diarrea y hemorroides.
Algunas de éstas, particularmente la
acidez estomacal y las úlceras, pueden
agravarse por factores psicológicos que
aumentan
la
secreción
ácida
del
estómago.
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 gástrica
TEMAS DE REPASO Y ESTUDIO
1. ¿Qué es la digestión? ¿Cuál es
importancia para la nutrición humana?
su
2. Comentar la estructura del tubo digestivo
y en qué forma sus partes se relacionan
con sus funciones.
3. ¿Cuál
es
la
importancia
experimentos de Beaumont?
de
los
4. ¿En qué se diferencia la defecación de la
excreción?
5. ¿Por qué el estómago no se digiere a sí
mismo?
6. ¿En qué forma se relaciona la estructura
de la mucosa con su función absorbente?
7. Fundamentar la siguiente opinión. “los
intestinos están fuera del cuerpo”.
8. ¿En qué forma las enzimas digestivas
tienen que ver con la nutrición humana?
9. Describir la participación del hígado en la
digestión.
10. ¿Cómo se digieren las proteínas en el
tracto digestivo humano?
85
TRANSPORTE INTERNO: EL
SISTEMA CIRCULATORIO
¿POR QUÉ NECESITAMOS UN SISTEMA
CIRCULATORIO?
La vida surgió en el mar. El mar no sólo
engendró diminutas gotas de materia viva,
sino que las nutrió. El mar primitivo, un caldo
orgánico diluido, suministró a las células
primitivas las materias primas para sostener
su metabolismo. Las células recibieron
alimento y, si eran aerobias, oxígeno del
medio líquido donde estaban suspendidas. Los
desechos metabólicos –dióxido de carbono y
compuestos
nitrogenados-,
elementos
naturales
de
la
actividad
celular,
se
desarrollaron en el mar. Para los seres
primitivos,
de
tamaño
diminuto,
el
intercambio con el medio era un asunto
sencillo: a través de la membrana plasmática
de la célula, por el proceso de difusión
introducía lo que se necesitaba y extraía lo
que no era necesario. La difusión funcionaba
bien porque la superficie de intercambio, la
plataforma de carga y de descarga, nunca
estaba demasiado lejos del interior de la
célula. Aún hoy en día, las plantas y animales
unicelulares o multicelulares dependen de
mecanismos similares (Fig. 12-1a).
Al aumentar los organismos de tamaño y
volverse estructuralmente más complejos con
comunidades de células cada vez más
grandes,
surgieron
los
problemas
de
transporte. La superficie de intercambio se
alejó mucho de las células que estaban en el
interior ¿Cómo podían el alimento y el oxígeno
que había en el mar circundante llegar a
células interiores “Tierra adentro”, y cómo
podían sus desechos ser extraídos para ser
depositados fuera de la superficie del cuerpo?
Un mecanismo para proporcionar un paseo
marítimo a las células rodeadas de tierra, fue
ahuecar el cuerpo en la forma de un tubo y
mover el líquido circundante hacia adentro y
hacia fuera. Ésta es la situación en
organismos que tienen una forma semejante a
un saco, cuyos representantes modernos son
las esponjas, las hidras, las anémonas de mar
y las medusas (Fig. 12-1b). Sin embargo,
cuando
el
tamaño
del
animal
siguió
aumentando, el simple conducto de agua
salada (o agua dulce) ya no fue suficiente
para intercambios eficientes entre el animal y
su medio. Para que el alimento y el oxígeno
pudieran llegar a las células que se
encontraban a una distancia considerable de
la superficie corporal, el conducto que
86
contenía el líquido circundante se ramificó y
creó un complicado sistema de conductos que
asegurara que fuera posible el intercambio
con el líquido ambiental, si no para todas, el
menos para la mayor parte de las células (Fig.
12-1c). Las células internas tuvieron de nuevo
contacto con la “costa”.
Ahora se desarrollaron otros problemas. Tener
un sistema de conductos llenos con agua de
mar podría bastar para seres pequeños,
moderadamente
activos,
como
los
platelmintos, pero no lo sería para organismos
voluminosos y más activos. La eficiencia del
intercambio y conservación de un medio
interno más o menos constante es de capital
importancia para esos organismos; la difusión
sencillamente no es eficaz en grandes
distancias, y el flujo y el reflujo en una red
tubular reducen la eficacia. Con el tiempo el
problema se resolvió: el mar interno quedó
encerrado en la red tubular, el flujo y el
reflujo fueron reemplazados por una corriente
rápida de un solo sentido, y un mecanismo
regulador evolucionó gradualmente para
conservar una constancia interna. El líquido
permaneció en movimiento mediante un
dispositivo de bombeo: un vaso palpitante o
corazón. Al circular el líquido junto a las
plataformas de carga de alimento y oxígeno
en la superficie corporal, los elementos
nutritivos y el oxígeno se difunden en él para
ser llevados luego alas células, donde son
recibidos; las células, a su vez, ceden sus
desechos
al
líquido
circulante
y
son
expulsados en la plataforma de descarga de la
superficie. El líquido circulante se convierte en
una ruta comercial para efectuar rápidos
intercambios entre el exterior y el interior del
cuerpo.
Así pues, en casi todos los animales activos
más grandes, incluidos los humanos, las
regiones
especializadas
para
obtener
elementos nutritivos, intercambio de gases y
expulsión de desechos, restringidas más o
menos a la superficie corporal, estaban
vinculadas a las innumerables células de las
capas más profundas mediante un sistema de
tubos
llenos
de
líquido:
el
sistema
circulatorio. Una vez que esto había
ocurrido, las células corporales eran bañadas
desde dentro, y tales seres eran en cierto
grado independientes del medio ambiente
acuoso del que habían surgido. Estos
organismos podían salir a tierra, y algunos de
ellos lo hicieron. Nosotros no somos sino uno
de esos muchos seres terrestres que
emergieron hace siglos del primitivo hábitat
acuoso.
FIGURA 12-1 Intercambio de materiales entre las células y el medio ambiente. a) La unicelular
Amoeba. B) La hidra. C) El platelminto Dugesia.
87
FIG. 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)
88
¿QUÉ FUNCIONES DESEMPEÑA EL
SISTEMA CIRCULATORIO?
El sistema circulatorio, con el corazón, los
vasos sanguíneos y la sangre, es el mayor
órgano del cuerpo y, en total, tienen dos
veces el tamaño del hígado. Si los conductos
tubulares del sistema circulatorio humano se
unieran uno tras otro, medirían una cuarta
parte de la distancia que hay entre la Tierra y
la Luna: 60 000 millas.
El corazón muscular bombea la sangre a las
arterias, y éstas se ramifican como un árbol
para distribuir la carga de sangre a todas las
partes del cuerpo (Fig. 12-2). Cuando la
sangre sale por el lado izquierdo del corazón,
entra a la gran arteria19 del cuerpo: la aorta.
La aorta tiene aproximadamente una pulgada
de ancho; se dobla hacia arriba en un arco
cuando sale del corazón y luego corre hacia
abajo, a lo largo de la columna vertebral,
hacia el abdomen. Derivadas de la aorta, hay
otras grandes arterias que suministran sangre
a la cabeza, a los órganos internos, a los
brazos y a las piernas. Éstas se ramifican en
arterias cada vez más pequeñas del sistema
arterial son las arteriolas microscópicas. Las
arterias
son
conductos
con
paredes
relativamente gruesas que contienen tejidos
muscular y elástico (Fig. 12-3a). La fortaleza y
elasticidad de las paredes evita que se
rompan por la presión, y el músculo permite
controlar su diámetro. Las ramificaciones más
delgadas, las arteriolas, están formadas casi
totalmente por músculos lisos y pueden
ensanchar o estrechar su amplitud tubular.
Las arteriolas más pequeñas se ramifican a su
vez en diminutos capilares, compuestos de
una sola capa de células planas (Fig. 12-3b).
Esta capa no sólo forma las paredes de los
capilares, sino que recubre los otros vasos
sanguíneos y el corazón, de modo que toda la
sangre del cuerpo está contenida dentro de un
solo recubrimiento continuo. Hay miles de
millas de capilares en una persona adulta, y
bañan a todos los tejidos corporales; además,
ninguna célula se encuentra a más de unas
cuantas milésimas de pulgada de un capilar.
En el capilar ocurre la función primaria del
sistema circulatorio: la continua carga y
descarga para las células y la eliminación de
los productos del metabolismo celular. En
cierto sentido, los otros componentes del
sistema circulatorio son el bombeo secundario
19
Hay que notar que una arteria saca la sangre del corazón y
que una vena lleva sangre al corazón o entre otros órganos
(venas portales, figura 11-5). Aunque la mayor parte de las
arterias llevan sangre oxigenada y casi todas las venas llevan
sangre desoxigenada, el contenido de oxígeno no puede
tomarse como base para distinguir una arteria de una vena.
para llevar sangre a los capilares y traerla de
ellos. Desde los capilares la sangre entra en
las venas más pequeñas, las vénulas, y éstas
se combinan para formar las venas más
grandes. Las venas devuelven la sangre al
corazón. Se diferencian de las arterias en que
sus paredes no son tan ricas en tejidos
elásticos o muscular, sino que están formadas
principalmente por tejido conjuntivo (Fig. 123c). Como resultado, estos vasos son más
extensos y menos elásticos que las arterias;
además, las venas están provistas de válvulas
de una sola dirección de modo que se evita el
reflujo de sangre hacia los capilares. El
corazón, las arterias, los capilares ylas venas
forman un sistema cerrado de conductos a
través de los cuales el río interno de la sangre
circula una y otra vez.
En resumen, el sistema circulatorio es un
sistema dinámico lleno de líquido que permite
que la comunidad de células desempeñe sus
papeles individuales, pero interconectados, y
proporciona un ambiente estable para las
células del cuerpo.
EL CORAZÓN: UNA BOMBA NOTABLE
La doble bomba
El corazón de una persona adulta tiene
aproximadamente el tamaño y la forma de un
uño (Fig. 12-4). Tiene unas 5 pulgadas de
largo por 3.5 pulgadas de ancho y pesa menos
de una libra (de 12 a 13 onzas). El corazón es
una bomba muscular que conserva la sangre
en circulación, y sin su constante palpitación
la vida pronto cesaría. Si la sangre que fluye
al cerebro se interrumpe por más de 5
segundos, perdemos el conocimiento; luego
de 15 a 20 segundos, los músculos se
convulsionan, y después de 8 minutos de
circulación interrumpida las células cerebrales
sufren un daño irreparable.
El corazón se halla exactamente detrás del
esternón entre los pulmones y arriba del
diafragma. Rodeando al corazón hay un saco
de paredes dobles; el pericardio. El líquido
que hay en el pericardio actúa como
lubricante, de modo que con cada latido las
superficies se deslizan suavemente una sobre
otra. Aunque está localizado en un punto
central, el eje de simetría del corazón no se
encuentra a lo largo de la línea media, y la
porción cónica del órgano está inclinada hacia
la izquierda; es en esta parte donde el latido
se siente y se escucha con mayor facilidad (lo
que origina la popular, pero equivocada
impresión de que el corazón se encuentra al
lado izquierdo del cuerpo).
89
FIGURA 12-3 La estructura de los vasos sanguíneos: a) Arteria. b) Capilar. c) Vena.
90
Cuando el cuerpo está en reposo, el corazón
bombea 2 onzas de sangre por latido, 5 qt por
minuto, 75 galones por hora. Cada mitad de
corazón tiene un depósito superior o cámara
colectora: la aurícula (atrium = vestíbulo,
aulis = oreja; L.) y una cámara de bombeo
inferior, el ventrículo (Fig. 12-5a). La sangre
que regresa del cuerpo entra en la aurícula
derecha y luego pasa al ventrículo derecho.
Entre la aurícula y el ventrículo derechos hay
tres aletas o cúspides de tejido que actúan
como una válvula (la válvula tricúspide) que
dirige el flujo de sangre de la aurícula al
ventrículo. Las aletas de la válvula están
unidas mediante ligamentos (“las fibras
sensibles”) con pequeños músculos que hay
en la superficie interna del ventrículo. Cuando
la sangre pasa de la aurícula al ventrículo, la
válvula no ofrece resistencia, pero cuando el
ventrículo se contrae, las aletas de la válvula
tricúspide se mueven una hacia las otras,
cerrando la abertura y evitando el reflujo. Los
ligamentos evitan que las aletas de la válvula
sean impulsadas hacia la aurícula (Fig. 125b). Del ventrículo derecho, la sangre pasa a
la arteria pulmonar. La abertura está
guardada por la válvula pulmonar o
semilunar, constituida por tres aletas en
forma de media luna dispuestas de modo que
se evita el reflujo de la arteria hacia el
ventrículo (Fig. 12-5b). La arteria pulmonar
conduce la sangre a los pulmones. El lado
derecho del corazón se llama bomba
pulmonar, puesto que interviene en un
circuito que lleva la sangre a los pulmones y la
regresa al lado izquierdo del corazón. La
sangre oxigenada que viene de los pulmones
regresa al lado izquierdo del corazón mediante
las venas pulmonares. Entra en la aurícula
izquierda y de ahí pasa al ventrículo izquierdo.
El paso de la aurícula izquierda al ventrículo
está guardado por una válvula de un solo
sentido que consta de dos aletas, la válvula
bicúspide o mitral. Esta válvula evita el
reflujo de sangre del ventrículo izquierdo hacia
la aurícula cuando las gruesas paredes
musculares del ventrículo se contraen para
llevar la sangre a la aorta. La abertura que va
del ventrículo izquierdo a la aorta contiene la
válvula aórtica, que asegura una sola
dirección al flujo que sale del corazón (Fig.
12-5b). El lado izquierdo del corazón es la
bomba sistémica, puesto que interviene en
el movimiento de la sangre desde el corazón a
los sistemas de órganos del cuerpo (excepto
los pulmones) y en su regreso al lado derecho
del corazón.
tejido. Gracias a esto, es posible reemplazar
una válvula enferma, descompuesta o dañada,
con otra normal extraída de un cadáver, o por
una artificial, del tipo de bola y anillo. La
válvula artificial se cierra cuando una bolita de
plástico (de silástic) se asienta en un anillo de
acero; se evita que la bolita ande de un lado
al otro, encerrándola en una red sobre el lado
en el que baja la corriente (Fig. 12-6).
Algunas de estas válvulas artificiales duran
hasta siete años sin presentar ningún
problema. Sin embargo, informes recientes
indican que a veces se recubren de materiales
grasos que causan la formación de una costra;
con miras a reducir esta tendencia, se ha
intentado modificar sus diseños.
La pared del corazón consta de tres capas: la
externa, el epicardio, compuesta de tejido
conjuntivo y frecuentemente infiltrado de
grasa; la interna el endocardio, que recubre
la cavidad del corazón, cubre las válvulas y se
continúa con la mucosa de los vasos
sanguíneos, y la capa intermedia, o
miocardio, que consta de una compleja red
de músculos. El miocardio permite las
contracciones cardiacas.
- La forma en que están ordenados los grupos
de músculos en la pared del corazón es tal
que, cuando las células auriculares son
estimuladas, las dos aurículas se contraen
juntas y, en forma similar, los dos ventrículos
se contraen al mismo tiempo cuando son
estimulados.
Las
gruesas
paredes
ventriculares tienen los músculos dispuestos
en anillos, espirales y aros conectados unos
con otros. Esta disposición es mecánicamente
muy eficiente; la contracción ventricular no
sólo impulsa la sangre fuera de los
ventrículos, sino que la exprime con un
movimiento
de
torsión;
las
cámaras
ventriculares son los elementos primarios de
la bomba cardiaca. Antes de una contracción,
los ventrículos se llenan casi completamente
de sangre mediante la relación elástica de la
contracción previa; no como se podría
esperar, mediante la contracción de las
aurículas mismas. La contracción de éstas
completa la transferencia de sangre, por así
decirlo, exprimiendo las últimas gotas.
La abertura y cierre de las válvulas del
corazón son pasivas, y sólo dependen de la
forma en que están ordenadas las aletas de
91
FIGURA 12-5 A) Vista Del corazón. B) Válvulas del corazón, su estructura y función: 1) llenado de
los 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 un
paciente. (Cortesía de la World Health Organization).
92
Actividad eléctrica del corazón
Un corazón extraído completamente del
cuerpo, pero provisto de una nutrición
adecuada, continuará latiendo rítmicamente
casi en forma indefinida. El latido se origina
en el músculo mismo y, por tanto, se dice que
es miogénico (myo = músculo; gennao =
producir; Gr.) El compás empieza en una
región denominada marcapaso cardiaco, o
nudo sino auricular (SA), que es un grupo
de células especializadas localizadas en la
parte superior de la aurícula derecha (Fig. 125a). Estas células generan un breve impulso
eléctrico, aproximadamente 72 veces por
minuto, y este impulso se extiende con
rapidez por las aurículas y las excita para que
se contraigan al mismo tiempo. El impulso
también llega a otro nudo de células
musculares especializadas situadas entre las
aurículas y los ventrículos: el nudo aurículoventricular (AV). Aquí el impulso se demora
brevemente (0.07 segundos) y luego es
conducido a través de un anillo aislante que
está entre las aurículas y ventrículos mediante
un sistema especial de conducción llamado el
haz Avn. Las fibras de este haz son células
musculares
cardiacas
modificadas
que
transmiten los impulsos seis veces más rápido
que los músculos cardiacos ordinarios. El haz
AV se divide en dos ramificaciones principales,
que a su vez se ramifican por ambos
ventrículos en muchas finas ramificaciones
llamadas fibras de Purkinje. El impulso
cardiaco se extiende por las fibras de Purkinje
y, como resultado, los ventrículos se contraen
casi simultáneamente, convirtiendo al corazón
en una bomba eficaz.
En un corazón normal, no puede generarse o
ser conducido un segundo impulso al menos
durante 0.3 segundos, durante este intervalo
se dice que el corazón es refractario. Sin
embargo, si la vía de conducción se alarga
debido al crecimiento del corazón, hay una
reducción del periodo refractario a causa de
una enfermedad o de la administración de
algún fármaco (por ejemplo, adrenalina), o si
el sistema de Purkinje deja de ser conductor,
entonces el impulso sigue su viaje alrededor
del músculo cardiaco indefinidamente y causa
una agitación muscular, o fibrilación. La
fibrilación ventricular se inicia con facilidad
mediante un choque eléctrico, especialmente
de corriente alterna de 60 ciclos, razón ésta
por la que tocar una toma eléctrica con
corriente en la casa, es peligroso.
un medio nutriente artificial, continúan
palpitando en forma rítmica. Sin embargo,
como todos sabemos, dentro del cuerpo el
latido del corazón se modifica de acuerdo con
la carga de trabajo o el estado de ánimo.
Durante el descanso, el corazón late con
lentitud; durante un ejercicio pesado o debido
a la excitación, su paso se acelera. Cuando
dormimos, el corazón bombea un galón de
sangre por minuto; pero si hacemos un
ejercicio vigoroso, aumenta su rendimiento a
5 galones por minuto.
La regulación de los latidos del corazón ocurre
mediante el sistema nervioso. El nudo SA está
formado
por
dos
series
de
nervios,
simpáticos y parasimpáticos (Fig. 12-7). La
estimulación
de
las
fibras
nerviosas
parasimpáticas aumenta la actividad del
corazón; la frecuencia cardiaca se incrementa,
las contracciones de los músculos cardiacos
son más fuertes y fluye más sangre hacia las
arterias coronarias, que abastecen al mismo
músculo del corazón. El latido más frecuente,
cuando se hace ejercicio o se está excitado, se
debe a la descarga de nervios simpáticos y es
claramente una respuesta a la demanda del
cuerpo (real o anticipada) de un rápido
tránsito de sangre por el sistema circulatorio.
Las fibras del sistema parasimpático son
inhibitorias y reducen la actividad del corazón.
Aunque
los
principales
mecanismos
reguladores de la frecuencia cardiaca son
nerviosos, otros factores modifican su acción.
La adrenalina actúa directamente sobre el
músculo cardiaco, lo mismo que sobre las
fibras nerviosas, para acelerar el corazón; el
dióxido de carbono aumenta la velocidad de
bombeo. Los factores mecánicos, como la
presión de la sangre dentro del corazón,
afectan las palpitaciones.
Un corazón aislado late a su propia velocidad
sin conexión nerviosa. Aún cuando se aíslen
pequeñas partes de tejido cardiaco y se
coloquen en una caja de Petri que contenga
93
FIGURA 12-7 Control de la frecuencia cardiaca. El nervio parasimpático (vago) es inhibidor, y en condiciones
normales reduce las pulsaciones del corazón mediante una corriente continua de impulsos nerviosos. La excitación, el
ejercicio o la emoción ponen en funcionamiento impulsos del centro vasomotor para acelerar los latidos del corazón
mediante el nervio simpático.
FIGURA 12-8
corazón.
94
A) Un electrocardiograma (ECG). b) La propagación de la actividad eléctrica en el
El ciclo cardiaco y el electrocardiograma
Los médicos escuchan los ruidos del ciclo
cardiaco colocando un estetoscopio sobre el
lado izquierdo del tórax, aproximadamente
una pulgada abajo del pezón. Los sonidos
oídos pueden representarse como lub-dupp,
pausa, lubb, dupp, pausa. El sonido lubb es
agudo y resonante, y representa el “portazo”
de las válvulas auriculoventriculares y la
contracción de los ventrículos; el sonido dupp
es simultáneo con el cierre de las válvulas
semilunares y aórticas. A través del
estetoscopio pueden oírse ruidos peculiares
llamados soplos, y muchos de ellos no tienen
importancia clínica. Sin embargo, ciertos
soplos representan un mal funcionamiento de
las válvulas, como un cierre incompleto debido
a un orificio agrandado o a que las aletas de
las válvulas están demasiado extendidas, en
cuyo caso hay un reflujo de sangre. En otros
casos, el soplo indica una restringida apertura
valvular a causa de que la aleta valvular se ha
endurecido.
El registro de la actividad eléctrica del corazón
durante un ciclo cardiaco se denomina
electrocardiograma (ECG). Puesto que el
músculo del corazón actúa como un sistema
de conducción eléctrico, su actividad se
detecta colocando electrodos sobre el cuerpo
(un buen conductor de la electricidad). Los
electrodos están conectados a un instrumento
que registra la actividad eléctrica del corazón.
Un registro semejante de actividad puede
verse en la figura 12-8. Como puede
observarse por la figura 12-8a, el primer
componente del ECG, la onda P, representa la
actividad eléctrica de las aurículas antes de la
contracción (sístole); después de ésta hay un
pico triangular agudo, la onda QRS, que
representa los potenciales eléctricos de los
ventrículos
exactamente
antes
de
la
contracción; luego hay una larga onda lenta,
la onda T, que representa la actividad
eléctrica antes de la relajación ventricular
(diástole).
Los aspectos más importantes de un
electrocardiograma son las relaciones de
tiempo entre las diversas ondas. En la figura
12-9
se
muestran
algunos
ejemplos
anormales.
LA RED CARDIOVASCULAR EN ACCIÓN
La presión arterial
Una de las mediciones que se toman durante
un examen médico sistemático es la presión
sanguínea arterial. El instrumento para tal
medición, un esfingomanómetro, consta de
una faja inflable (la manga), una bombilla de
hule con un conducto y un tubo de vidrio con
mercurio (el manómetro) (Fig. 12-11). La
manga se enrolla en la parte superior del
brazo y luego se infla mediante la bombilla de
hule. El médico coloca el diafragma del
estetoscopio sobre un vaso sanguíneo en la
parte anterointerna del codo y lentamente
reduce la presión en la manga. En menos de
un minuto el doctor dice: “Bastante normal.
Su presión arterial es 120-80” ¿Qué indica
esta lectura en forma de una fracción? ¿Cómo
se mide la presión arterial? ¿Por qué se
indican dos presiones?
Cada latido del corazón envía 2 onzas de
sangre desde los ventrículos a las elásticas
arterias. La contracción (sístole) del ventrículo
que actúa sobre la sangre causa una elevación
en la presión. En tanto el ventrículo se llena
de sangre, está relajado (diástole) y la presión
arterial en el ventrículo es cero. En la arteria
que recibe la sangre durante la sístole, la
presión baja (aunque no a cero). Así, con cada
latido del corazón hay una elevación y un
descenso en la presión de la arteria y una
expansión y contracción correspondientes en
la pared arterial.
Cuando la manga de la presión arterial se
infla, la arteria de la parte superior del brazo
se colapsa al ser mayor la presión aplicada
externamente a la arteria que la ejercida por
la sangre dentro del vaso. Cuando la presión
en la manga se reduce gradualmente, los
primeros chorros de sangre pasan por la
arteria y causan un sonido intermitente que
puede oírse con el estetoscopio. Una mirada al
manómetro en este momento muestra la
máxima presión en la arteria –la presión
sistólica- y ésta se registra en milímetros de
mercurio. Cuando la presión de la manga se
reduce aún más, la presión es suficientemente
baja de modo que la sangre fluye por la
arteria sin ninguna intermitencia (los sonidos
palpitantes ya no se oyen mediante el
estetoscopio). Esta lectura en el manómetro
corresponde a la presión diastólica, cuando
el corazón está en reposo entre las
contracciones, y las arterias se están
contrayendo por retroceso elástico. Las
presiones diastólica y sistólica se registran en
forma de fracciones, en las que el numerador
es la presión sistólica y el denominador, la
diastólica. Así, si la presión diastólica es 80 y
la presión sistólica es 120 mm de Hg, el valor
se escribe 120/80. Hay una amplia gama de
presiones normales: de 100 a 140 para la
sistólica, y de 60 a 90 para la diastólica.
95
Si la presión arterial registrada par un
individuo fuera 200/120, sería anormalmente
alta. La causa de presión arterial elevada
puede ser una elasticidad reducida en las
paredes
arteriales,
casi
siempre
por
aterosclerosis.
El
depósito
de
placas
calcificadas impide que la arteria se extienda
durante la sístole y minimiza el retroceso
elástico durante la diástole. La presión arterial
baja puede deberse a choque, volumen de
sangre reducido, o ambos.
Si observamos la presión arterial en los
diferentes vasos sanguíneos (Fig. 12-12),
vemos una elevación y un descenso
característico en las arterias, pero la presión
arterial promedio disminuye continuamente
conforme la sangre se aleja del corazón. La
presión es mayor en la aorta, baja un poco en
las arterias y en las arteriolas es casi la mitad
de la que hay en las arterias. Cuando la
sangre llega a los capilares, la presión es una
quinta parte de la que había en las grandes
arterias. La presión llega a su punto más bajo
en las venas, especialmente en las que están
cerca del corazón ¿Cuál es la razón de que la
presión arterial baje cuando la sangre se
mueve más lejos del corazón?
La resistencia que presenta la fricción de las
paredes de los vasos sanguíneos reduce la
velocidad del flujo sanguíneo y, a menor
diámetro, mayor resistencia, debido a la
fricción. Así, cuando la sangre se aleja de la
fuerza bombeadora del corazón y pasa a
través de vasos sanguíneos cada vez más
estrechos, las fuerzas de la fricción que
encuentra reducen la velocidad del flujo. Esto
es válido para la caída de la presión arterial en
el viaje de las arterias a los capilares. La
reducción de la presión arterial se relaciona
con el área total del conjunto de los capilares
(Fig. 12-12). Sin embargo, el diámetro de un
capilar individual es tan pequeño, que, los
eritrocitos se deslizan en una sola fila. Este
lento movimiento de la sangre por la extensa
red de capilares permite que el oxígeno, los
elementos nutritivos y otros materiales
esenciales atraviesen las paredes de
los capilares hacia los espacios de tejido
circundante llenos de líquido. Igualmente, los
residuos que salen de la célula se mueven
hacia el espacio líquido y hacia los capilares.
(El líquido acuoso que rodea las células y que
actúa como medio para la carga y la descarga,
se llama líquido intersticial).
Ahora la sangre, cargada con los desechos
celulares, empieza su viaje de regreso al
corazón, pasando de los capilares a las
vénulas. La presión en las vénulas y en las
96
venas pequeñas es bastante baja porque aún
están muy lejos de la fuerza de bombeo del
corazón y también por las fuerzas de fricción
en los capilares. Sin embargo, la velocidad del
flujo en las venas aumenta rápidamente ya
que tienen un área total más pequeña que la
extensa red de capilares. Es obvio que la
presión que hay en las venas no basta para el
regreso de la sangre al corazón; también,
puesto que los seres humanos ordinariamente
nos encontramos en posición erecta, una
buena cantidad de sangre debe ser impulsada
cuesta arriba. Frente a este déficit de presión,
¿cómo vuelve la sangre al corazón?
CUADRO 12A
El infarto cardiaco
Cada año, más de 650 mil personas en Estados
Unidos sucumben al asesino número uno de la
nación; el infarto cardiaco. Más de dos tercios de
las muertes ocurren en las horas (con frecuencia
minutos) después de que comienza el ataque.
Muchas personas piensan que el infarto es una
forma fácil de irse: es rápido, sencillo, indoloro y
complejo; con frecuencia olvidan que muchos
miles no mueren en esta forma, sino que duran
años sufriendo las parálisis que les provoca la
enfermedad del corazón. ¿Qué causa el infarto
cardiaco, 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 la
arteria. c) Bloqueo avanzado de la arteria.
97
En el término promedio de una vida, el
corazón trabaja lo suficiente para levantar un
peso de 45 toneladas a una altura de 5 millas.
Para desempeñar ese trabajo, las demandas
de combustible y oxígeno son grandes. A
diferencia de los músculos del esqueleto, el
del corazón no puede contraer una deuda de
oxígeno; continuamente debe recibir un
suministro del mismo. En tanto que otros
tejidos utilizan sólo 25% del oxígeno que les
proporciona la sangre, el corazón utiliza 80%.
Hay un pequeño margen de seguridad.
La sangre que pasa por las cámaras del
corazón no puede utilizarse para abastecer de
oxígeno al mismo músculo cardiaco; en
cambio
la
sangre
es
transportada
directamente a las células musculares por dos
arterias coronarias, cada una de las cuales
tiene el diámetro de un popote para refresco.
Las arterias coronarias se originan en la aorta,
se enrollan alrededor de la superficie del
corazón, y se subdividen para enviar
ramificaciones pequeñas a todas las células
musculares (Fig. 12-4). Las redes de cada
arteria coronaria no se entremezclan mucho.
La sangre regresa a la aurícula derecha
mediante una bolsa o depresión en la pared
de la aurícula derecha, el seno coronario,
dentro del cual desembocan las venas
coronarias.
Un infarto es causado generalmente por un
bloqueo en las arterias coronarias, y el
músculo y el tejido conjuntivo que dependen
de ese vaso pronto quedan sin oxígeno y
mueren. Tal bloqueo puede ocurrir rápida o
lentamente, pero casi siempre se relaciona
con la arterosclerosis. La arterosclerosis
es un estado degenerativo en el que las
paredes de las arterias son invadidas por
grasas, principalmente colesterol. Con el
tiempo estos depósitos se vuelven fibrosos y
se impregnan con calcio y forman láminas o
placas, similares en su consistencia a la de los
huesos (Fig. 12-10). Conforme crecen los
depósitos, la luz del vaso sanguíneo se hace
más pequeña, hasta que un pequeño coágulo
de sangre, o trombo, quizá no más grande
que un perdigón BB, puede obstruirla. Si el
bloqueo ocurre en la arteria coronaria, el
individuo sufre un “infarto cardiaco” o una
“coronaria” que con frecuencia causa la
muerte. Si el daño no es extenso porque el
bloqueo sólo ha afectado a un pequeño vaso
sanguíneo, es posible que el estado de
debilitamiento pueda ser sólo temporal.
Quizá sorprenderá saber que si se tienen más
de 30 años de edad ya hay unas cuantas
98
zonas muertas en el corazón, el tejido
cicatrizado de tal daño local sigue ahí.
Alrededor de los 40 años de edad,
probablemente
se
experimentarán
unos
cuantos
bloqueos
coronarios
menores,
bastante diminutos, y confundidos con
frecuencia con dolores causados por la
indigestión. ¿Por qué tal bloqueo no siempre
produce un infarto cardiaco? Si el bloqueo es
gradual, ordinariamente se desarrollan vasos
sanguíneos auxiliares, y un ejercicio suave
acelera el desarrollo de esos vasos sanguíneos
accesorios. Como consecuencia, se abren
nuevas vías de suministro sanguíneo para las
células en la región de la arteria bloqueada, y
el daño es mínimo. Sin embargo, la oclusión
coronaria que causa la muerte no siempre
puede ser grande. La mayor parte de las
muertes son resultado de perturbaciones en el
ritmo eléctrico del corazón. La zona del
músculo cardiaco que muere y queda más allá
de la oclusión, puede bloquear la conducción
normal como si fuera una diminuta resistencia
eléctrica. Se desencadena entonces un ritmo
anormal
y
esto
origina
la
fibrilación
ventricular. Un ventrículo fibrilado no bombea
sangre, y si el corazón no se desfibrila en
unos cuantos minutos, sobreviene la muerte.
El movimiento de la sangre hacia el corazón
se efectúa mediante lo que se llama la bomba
venosa. Todas las venas periféricas contienen
válvulas que evitan el reflujo y hacen que la
sangre solamente fluya hacia el corazón (Fig.
12-13). Además, cada vez que un músculo se
contrae o una extremidad se mueve, se
comprimen las venas. Puesto que las válvulas
impiden el reflujo, los músculos están siempre
“ordeñando” las venas e impulsando la sangre
en dirección del corazón. Así, el balancear los
brazos, el caminar, el correr y otros
movimientos corporales ayudan a que la
sangre regrese al corazón. Además, una ligera
contracción de los músculos en las paredes de
las venas ayuda en el flujo de regreso y evita
que
la
sangre
se
acumule
en
las
extremidades.
FIGURA 12-11 Representación diagramática de los fenómenos registrados al medir la presión
arterial.
99
FIGURA 12-12 Presiones sanguíneas y velocidades de flujo en varias partes del sistema
circulatorio.
FIGURA 12-13 La bomba venosa: los músculos ayudan a mover la sangre en las venas hacia el
corazón.
100
Intercambio de materiales a través de la
pared capilar
En una pulgada cúbica de músculo se ha
calculado que hay más de 1.5 millones de
capilares. La extensa ramificación, el pequeño
diámetro, las delgadas paredes y el área
superficial de los capilares aseguran que las
transferencias entre las células y la corriente
sanguínea se efectúe con toda rapidez.
Las paredes de los capilares son muy
permeables al agua y a casi todas las
moléculas pequeñas; el transporte de estos
materiales a través de los capilares ocurre
principalmente por difusión. Los intercambios
entre la sangre (contenida en los capilares) y
las células de los tejidos no es directa, las
células de los tejidos están rodeadas y
bañadas por el líquido intersticial, que actúa
como intermediario: las sustancias pasan de
la sangre a través de la pared capilar al
líquido intersticial y de ahí a la célula, o
viceversa. A causa de que el movimiento de
los materiales a través de la pared capilar
implica la difusión, se requiere un gradiente
de concentración que proporcione la fuerza
motriz para el movimiento neto de una
sustancia. La conservación de este gradiente
depende básicamente de que las células del
tejido metabolicen en forma activa. Veamos
por qué.
Los nutrientes disueltos en la sangre se
difunden fuera de los capilares y pasan a las
células del tejido mediante el líquido
intersticial. Puesto que las células de los
tejidos usan continuamente los nutrientes,
hay una eliminación constante de estas
sustancias del líquido intersticial y, como
consecuencia, se establece un gradiente en el
que la concentración de nutrientes es mayor
en la sangre que en el líquido intersticial o en
las células mismas. Por el contrario, los
residuos
metabólicos
son
producidos
constantemente por las células de los tejidos
que metabolizan en forma activa y, como
aumenta la concentración intracelular, estas
sustancias salen de la célula hacia el líquido
intersticial y, por difusión, entran en los
capilares. La secuencia de los fenómenos
relacionados con los intercambios entre los
capilares y las células de los tejidos se
muestran en la figura 12-14.
101
FIGURA 12-14 Representación diagramática del movimiento de nutrientes y desechos entre la sangre ylas células de
los tejidos. Las sustancias atraviesan las paredes capilares principalmente por difusión, y así dependen de la
conservación 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 células
endoteliales con un obvio espacio intercelular se indica mediante flechas. Además, numerosas vesículas pinocitóticas
pueden verse en las células endoteliales que forman la pared capilar. (Cortesía de R. R. Porter) b) Intercambio de
líquidos 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, la
aurícula derecha y el ventrículo derecho. B) Dos tipos de marcapasos sostenidos en la mano. El de la derecha tiene
aproximadamente el tamaño de una caja de cerillos. En la radiografía que se encuentra en el fondo, el marcapasos más
grande sostenido en la mano izquierda se muestra ya implantado. (Cortesía de World Health Organization).
102
Puesto que los materiales liposolubles
penetran la membrana celular con bastante
facilidad, éstos tal vez pasan directamente a
través de la pared capilar. Las moléculas
cargadas (iones9 y las sustancias que no son
liposolubles tendrían gran dificultad en pasar a
través de ella si no fuera por que existen
espacios entre las células endoteliales que
forman la pared capilar (Fig. 12-15). Se cree
que estas moléculas de difusión lenta se
mueven a través de los espacios intercelulares
mediante filtración, más que por difusión
directa a través de la membrana celular, y en
esta forma se intercambian con mayor rapidez
de lo que podría anticiparse, considerando
sólo sus características de difusión. Además el
microscopio electrónico muestra que la mayor
parte del transporte de moléculas grandes y
pequeñas hacia adentro o hacia fuera de los
capilares puede llevarse a cabo mediante la
pinocitosis (Fig. 12-15).
CUADRO 12B Marcapasos artificiales
MUCHOS MARCAPASOS FUNCIONAN MAL
LOS ÁNGELES (UPI)- La mitad de los 250 marcapasos
artificiales recobrados en personas fallecidas el año
pasado estaban funcionando mal en cierto grado, dijo
ayer un médico de la USC.
El funcionamiento defectuoso bastaba para poner en
peligro la vida y, posiblemente, fue un factor causante
de muerte en el 16 por ciento de los casos, explicó el
doctor Michael Biltich, profesor auxiliar de medicina en
el USC.
Biltich dijo que de 25 al 50% de los casos el hospital
deja de enviar la tarjeta de garantía al fabricante quien
luego se rehúsa a reemplazar el marcapasos cuando
empieza a funcionar defectuosamente.
Un gran porcentaje de las muertes por enfermedades
del corazón en Estados Unidos son el resultado directo
de arritmias, palpitaciones irregulares del corazón. Si
los ritmos potencialmente peligrosos se detectan a
tiempo, entonces pueden tomarse medidas correctivas.
Ciertamente alrededor de un millón de personas
confían ahora en marcapasos artificiales que pueden
durar de seis a 12 años.
El marcapasos artificial es un dispositivo mecánico que
suministra al corazón los impulsos eléctricos que le dan
al músculo cardiaco un latido rítmico. El marcapasos
artificial se utiliza cuando el marcapasos natural, el
nudo SA, deja de enviar una señal eléctrica que puede
activar las aurículas y los ventrículos. Para millares de
individuos es el don de la vida, aunque según indica la
noticia citada, no carece de defectos.
A principios de la década de 1950 se introdujeron los
primeros marcapasos artificiales. Constaban de una
batería que se llevaba externamente con una conexión
que iba directamente al corazón mediante alambres
que atravesaban la piel. Puesto que el corazón late
alrededor de 40 millones de veces al año, y esto
doblaría los alambres del marcapasos 80 millones de
veces, el problema que se presentó con mayor
frecuencia fue la fatiga y el rompimiento de los
alambres. La interrupción de la señal por un circuito
roto significaba la falla del corazón. Técnicas recientes
han tratado este problema, y actualmente el alambre
del suministro de energía se introduce en la vena del
cuello y se hace llegar por la vena cava hasta el
interior de la aurícula derecha, a través de la válvula
tricúspide y se pone en contacto con la pared interior
del ventrículo derecho (Fig. 12-16). El método no
requiere una cirugía de corazón abierto y reduce al
mínimo la flexión del alambre; si las baterías se
cambian con regularidad, un marcapasos puede durar
hasta siete años.
El corazón normal late 70 veces por minuto; durante el
sueño los latidos se reducen a un promedio de 55 o
60; y en momentos de tensión nerviosa, el corazón
puede latir 150 veces por minuto. Así, para una vida
normal, una persona a la que se le ha adaptado un
marcapasos artificial debería tener la capacidad de
variar los impulsos eléctricos entre 55 y 150. Un
instrumento tan elaborado no sólo sería costoso, sino
más propenso a las fallas que uno que tuviera un
diseño más sencillo. Por tanto, en la práctica la mayor
parte de los marcapasos tienen tres posiciones de
ajuste: lento, normal y rápido. Éstas son controladas
por el usuario de modo que el corazón late
aproximadamente de acuerdo con su carga de trabajo.
El marcapasos artificial moderno que más éxito ha
tenido, es un modelo transistorizado que capta los
impulsos del nudo SA del propio paciente; las señales
se amplifican, demoradas durante un intervalo
apropiado, y luego se envían al músculo ventricular. En
el caso de que el nudo SA deje de enviar una señal
eléctrica, el marcapasos implantado se conecta a su
propio generador de pulso y emite 72 pulsaciones por
minuto. En los casos en que el corazón esté bloqueado
irregularmente, el marcapasos artificial funciona a
voluntad y produce una pulsación sólo cuando el
marcapasos natural falla. Puesto que los impulsos
eléctricos del nudo SA se perciben mejor en la parte
exterior del corazón, la implantación es relativamente
simple. Un médico lo explica
En
resumen,
el
transporte
de
carga
(pinocitosis), la filtración y la difusión son los
mecanismos
mediante
los
cuales
las
sustancias disueltas se transportan a través
de las paredes capilares, y como resultado las
células que componen los tejidos intercambian
desechos inservibles por nutrientes esenciales.
Hemos tenido suerte. El impulso eléctrico que
estimula los ventrículos es reproducible,
utilizando un efecto descubierto por Luigi
Galván desde 1791. El descubrimiento de
Galván aplicado a la cirugía y la técnica
eléctrica
dio
por
resultado
el
actual
marcapasos. El logro verdadero sería unir la
adaptabilidad del marcapasos natural con un
dispositivo vinculado a las vías de retroacción
del propio cuerpo. Nadie está considerando
seriamente esto, todavía.
Control del movimiento de los líquidos a
través de los capilares
¿Qué determina la dirección en la que los
líquidos (principalmente el agua) entran o
salen de los capilares? La cantidad de líquido
103
que entra o sale de los capilares está
determinada por las diferencias relativas en
magnitud entre las presiones hidrostática
(líquido) y osmótica en cada lado del capilar.
En el extremo arterial del capilar la presión
sanguínea (hidrostática) es aproximadamente
de 30 mm de Hg y la del líquido del tejido
circundante es de 10 mm de Hg. Así, la
presión hidrostática efectiva que tiende a
hacer pasar el líquido del capilar hacia los
espacios intersticiales es de 20 mm de Hg. La
compensación de esta fuerza es la diferencia
en las presiones osmóticas coloidales de la
sangre y del líquido intersticial. La sangre
contiene cantidades relativamente grandes de
proteínas plasmáticas a las que las paredes
capilares no son muy permeables; en
consecuencia, el líquido intersticial es bajo en
proteínas de gran peso molecular. Por ello, la
presión osmótica de la sangre en el extremo
de la arteriola es más alta (25 mmHg) que la
del líquido intersticial (15 mmHg). Así la
presión osmótica efectiva, que tiende a
devolver el líquido a los capilares, es de 10
mmHg. Cuando se consideran tanto las
fuerzas hidrostáticas como osmóticas, hay una
presión de filtración hacia fuera de 10 mmHg
(20 a 10 mmHg) en el extremo de la arteriola
(Fig. 12-15b). En el extremo venoso, la
situación es contraria. La presión sanguínea
en este extremo del capilar es de 15 mmHg,
la presión del líquido del tejido es de 10
mmHg
ypor
consiguiente,
la
presión
hidrostática efectiva es de 5 mmHg. La
presión osmótica efectiva en el extremo
venoso del capilar es la misma que en el
extremo arterial: 10 mmHg. Debido a que la
presión osmótica es mayor que la hidrostática
en el extremo venoso, el líquido del tejido es
obligado a volver al capilar. En la parte media
del capilar las presiones hidrostáticas y
osmóticas son casi iguales, y no hay
movimiento neto de líquido (Fig. 12-15b).
En tanto las fuerzas osmóticas e hidrostáticas
están equilibradas, no hay movimiento neto
de líquido (esto es, entran y salen iguales
cantidades de líquido de los capilares); sin
embargo, cualquier alteración en el equilibrio
puede permitir que los tejidos se hinchen o se
arruguen. La acumulación de cantidades
excesivas de líquido en los espacios de los
tejidos se conoce como edema. El choque,
que frecuentemente se presenta después de
una operación quirúrgica, quemadas graves,
heridas o tumores, se caracteriza por un
aumento de la permeabilidad capilar que
permite que las proteínas de la sangre pasen
a los espacios de los tejidos. Esto reduce el
gradiente de presión osmótica entre la sangre
y los líquidos de los tejidos, impide el flujo de
104
regreso de la sangre, disminuye el volumen
de sangre y, si esto prosigue por un largo
tiempo, puede sobrevenir la muerte.
La linfa y el sistema linfático
El
cuerpo
contiene
una
red
tubular
extensamente ramificada para sacar las
cantidades excedentes de líquido intersticial y
devolverlas al sistema circulatorio. Los tubos
de esta red tienen paredes delgadas, vasos
cerrados llamados linfáticos que se unen
para formar vasos cada vez más grandes.
Finalmente, los vasos mayores desembocan
en dos grandes ductos, el conducto linfático
derecho y el conducto torácico, que
desemboca en el sistema sanguíneo en la
región del cuello (Fig. 12-17). En tanto se
encuentra en el sistema linfático, el líquido
intersticial se llama linfa. La diferencia
esencial entre el líquido circulatorio (plasma) y
la linfa consiste en que el plasma es mucho
más rico en proteínas.
Los vasos linfáticos intervienen en forma
importante al regresar el líquido y las
proteínas al sistema circulatorio. Como se ha
observado, la pared capilar es ligeramente
permeable alas proteínas; como consecuencia
de esto, hay una lenta pero constante pérdida
de proteínas de la sangre hacia el líquido
intersticial que rodea las células. Sin embargo,
esas proteínas no pueden regresar al sistema
circulatorio a través de la pared capilar porque
hay una presión líquida tisular insuficiente
para moverlas en esa dirección. Los mismos
vasos linfáticos proporcionan el medio para
regresar las proteínas a la sangre puesto que
son bastante permeables a estas moléculas
(Fig. 12-17c). En realidad, si no ocurriera tal
regreso la presión osmótica de la sangre
bajaría tanto que el volumen sanguíneo se
reduciría continuamente y podría sobrevenir la
muerte en menos de 24 horas. El fracaso en la
reducción del agrupamiento de proteínas en el
líquido intersticial interfiere con el mecanismo
que extrae el agua de las regiones que rodean
las células del tejido hacia el extremo venoso
del capilar, hay un movimiento neto de líquido
hacia los espacios tejido, y esto origina el
edema.
La
grotesca
inflación
de
las
extremidades que se ve en la elefantiasis (Fig.
12-18), se debe al bloqueo de los conductos
que dan salida a la linfa por un gusano
parasitario llamado filaria.
FIGURA 12-17 El sistema linfático. a) Diagrama de la relación entre el sistema linfático y el
sistema circulatorio. B) Diagrama esquemático del sistema linfático. C) Detalle de un vaso linfático
y 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 extensa
red de conductos linfáticos hasta el punto
donde se vierte en el sistema sanguíneo en el
cuello? La linfa fluye lentamente en los vasos
linfáticos, mucho más lentamente que la
sangre en sus vasos propios. Dos factores
determinan la rapidez con la que fluye la linfa
en los vasos linfáticos: 1) la presión del tejido
y 29 la bomba linfática. Siempre que la
presión del líquido se eleva sobre lo normal,
se hace más rápido el flujo de linfa en los
vasos linfáticos. El mayor movimiento del
líquido incrementa la velocidad del flujo de
linfa. La bomba linfática no es en realidad
un órgano muscular, sino la comprensión
ejercida durante el movimiento corporal por
los músculos y otros tejidos que rodean los
vasos linfáticos. Funciona de la siguiente
manera: los vasos linfáticos, al igual que las
venas, tienen válvulas de un solo sentido que
permiten el flujo en una sola dirección.
Cuando se comprime cada vaso linfático, se
impulsa al líquido hacia la región del cuello y
fluye hacia el sistema venoso. El ejercicio, el
correr, o el caminar ayudan a bombear la linfa
desde los espacios de los tejidos hacia la
corriente sanguínea.
En determinados puntos de unión de los vasos
linfáticos pequeños con los grandes (la ingle,
las axilas y el cuello, en particular) se
localizan
masas
de
células
grumosas
conocidas como ganglios linfáticos (Fig. 1219). Éstos intervienen en forma importante en
la defensa del cuerpo contra las enfermedades
mediante la producción de linfocitos y
anticuerpos y la expulsión de bacterias y
partículas
extrañas.
Los
linfocitos
son
leucocitos ameboides especializados, que
pueden rodear partículas extrañas (Cap. 13).
La linfa que proviene de los tejidos, para
regresar a los conductos del sistema
circulatorio, debe pasar a través de los filtros
de los ganglios linfáticos. Así la linfa se
purifica constantemente de desechos y
bacterias extrañas y la sangre se limpia y
purifica. No es raro que durante una infección
severa los ganglios linfáticos se inflamen,
porque participan en una batalla protectora.
Por ejemplo, una infección en el dedo o en la
mano puede causar una inflamación en el
ganglio axilar y hacerlo hipersensible y
doloroso. Las glándulas salivales en realidad
son
algunas
veces
ganglios
linfáticos
desarrollados.
Puesto que la red linfática es un sistema
extenso de drenaje (Fig. 12-17), se puede
apreciar fácilmente la razón por la que con
frecuencia es afectada por el cáncer
metastásico. Una vez que las células
106
cancerosas han invadido los vasos linfáticos,
pueden alojarse y proliferar en los ganglios. Si
se diagnostica a tiempo, existe la posibilidad
de que la extracción de los conductos y
ganglios linfáticos que corren hacia abajo
puede evitar una ulterior propagación del
cáncer.
CUADRO 12C La muerte de Lenin
Fue un día amargo y frío en Gorki, un suburbio de
Moscú. Era el mes de enero de 1924. En las primeras
horas de aquella tarde, el cuerpo de Lenin, líder de la
Revolución Rusa, había sido llevado a la sala de
necropsias. Diez médicos y José Stalin estaban
presentes. Los escalpelos y las tijeras para cortar
huesos abrían el cráneo y ponían al descubierto el
cerebro de Lenin. La causa de la muerte era clara.
Todo el lado izquierdo del cerebro estaba destruido. Un
examen más detallado del cerebro reveló la razón. Una
arteria principal que abastecía una extensa porción del
cerebro estaba bloqueada y el tejido que estaba más
allá de la oculusión había muerto de inanición. Cuando
la hoja del escalpelo se introdujo en la arteria
obstruida, la hoja golpeó algo duro y arenoso, como si
estuviera cortando un pedazo de piedra, lo que alguna
vez fue una arteria elástica semejante a hule, ahora
era una varilla sólida semejante a un hueso.
La muerte de Lenin no fue totalmente inesperada; éste
fue el tercer ataque. Sucumbió a una enfermedad
degenerativa
del
sistema
circulatorio
llamada
arterosclerosis (a la que se alude comúnmente como
“endurecimiento de las arterias”). Aún ahora más de
28 millones de personas en este país tienen alguna
forma de enfermedad cardiovascular. Entre nuestros
amigos, parientes y personas que viven en nuestra
ciudad y en nuestra capital, una de cada siete está
afectada por una enfermedad cardiovascular.
RESUMEN
1. La evolución de los sistemas circulatorios
estuvo probablemente relacionada con el
aumento 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 al
corazón.
3. Las arterias conducen la sangre fuera del
corazón, las venas llevan la sangre al
corazón o de un órgano a otro (venas
portales).
4. En el corazón de cuatro cámaras, un flujo
de sangre de un solo sentido se dirige de
la aurícula derecha al ventrículo derecho
por la válvula tricúspide, y del ventrículo
derecho a la arteria pulmonar a través de
la válvula semilunar. De la arteria
pulmonar la sangre fluye a los pulmones.
5. De los pulmones, la sangre regresa a la
aurícula izquierda por la vena pulmonar.
Un flujo de sangre de un solo sentido
desde la aurícula izquierda al ventrículo
izquierdo es controlado por la válvula
bicúspide, en tanto que la válvula aórtica
dirige el flujo del ventrículo izquierdo a la
aorta.
6. El lado derecho del corazón es la bomba
pulmonar, y el lado izquierdo es la bomba
sistémica.
7. Las
válvulas
del
corazón
operan
pasivamente para evitar el reflujo de
sangre cuando el corazón se contrae. Las
válvulas defectuosas pueden reemplazarse
con materiales artificiales.
8. La pared del corazón consta de epicardio,
endocardio y miocardio muscular. Las dos
aurículas se contraen juntas, lo mismo que
los dos ventrículos.
9. El latido del corazón es miogénico, es
decir, generado eléctricamente por células
musculares
especializadas;
el
nudo
regulador o sino auricular y el nudo
auriculoventricular.
Hay
células
musculares
de
rápida
conducción,
llamadas el fascículo AB, que salen del
nudo AB como fibras de Purkinje y ayudan
a controlar la palpitación ventricular. Se
dispone
de
marcapasos
artificiales
transistorizados que producen o regulan la
actividad eléctrica de los nudos SA
atrofiados o que no funcionan bien.
10. Durante un ciclo normal de palpitación
cardiaca, hay un período refractario; si
este período se reduce, sobreviene la
fibrilación. La fibrilación ventricular es
especialmente
peligrosa
y
puede
originarse por una corriente eléctrica de
60 ciclos.
11. El control nervioso de la frecuencia
cardiaca se efectúa mediante los nervios
parasimpáticos (inhibidores) y simpáticos
(estimulantes), que actúan sobre el nudo
SA. Las hormonas (adrenalina), el CO2 y la
presión arterial pueden afectar también la
frecuencia cardiaca.
y una onda T más larga y más suave (que
refleja la relajación ventricular o diástole).
14. Los infartos cardiacos son causados
ordinariamente por el bloqueo de las
arterias
coronarias
debido
a
la
aterosclerosis.
15. La presión arterial se toma con un
esfingomanómetro y refleja la eficacia de
bombeo del corazón. La presión sistólica
refleja la contracción del corazón; la
presión diastólica indica que el corazón se
ha relajado. Las presiones altas pueden
originarse por aterosclerosis; las presiones
bajas se deben a choques y/o a la
reducción del volumen sanguíneo. La
presión es mayor en las arterias y menor
en las venas. El regreso de la sangre
venosa al corazón es favorecido por
válvulas que hay en las venas periféricas y
las contracciones de los músculos del
cuerpo que en conjunto constituyen la
bomba venosa.
16. El intercambio de nutrientes y desechos
entre las células de los tejidos y la sangre
ocurre mediante difusión, filtración y
transporte de carga a través de las
paredes de los capilares y las de las
células de los tejidos por medio del líquido
intersticial.
La
dirección
de
los
movimientos del líquido a través de la
pared capilar está determinada por el
equilibrio relativo entre las presiones
hidrostática y osmótica. La alteración de
este equilibrio puede causar edema.
17. El exceso de líquido intersticial se regresa
a la sangre mediante un extenso sistema
linfático. Cuando está en los vasos
linfáticos, el líquido se llama linfa; es más
bajo en proteínas que el plasma
sanguíneo. La presión de los tejidos y la
bomba linfática (comprensión muscular y
de los tejidos) lo mismo que las válvulas,
ayudan al flujo de linfa en los vasos
linfáticos.
18. Los ganglios linfáticos contienen linfocitos
y son importantes en la lucha contra
infecciones y enfermedades.
12. Los soplos del corazón pueden indicar el
mal funcionamiento de las válvulas.
13. La actividad eléctrica del corazón puede
registrarse con un ECG. Eléctricamente,
cada ciclo completo de pulsación del
corazón muestra una onda P (anterior a la
contracción auricular o sístole), una onda
QRS (anterior a la contracción ventricular)
PALABRAS CLAVE
- aorta
- arteria
- arterias coronarias
- arteriola
- aterosclerosis
107
- aurícula
- válvula aórtica
- Bomba linfática
- válvula bicúspide o mitral
- bomba pulmonar
- válvula pulmonar o semilunar
- bomba sistémica
- válvula tricúspide
- bomba venosa
- vena
- capilares
- venas portales
- conducto linfático derecho
- vénulas
- conducto torácico
- ventrículo
- 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
- soplos
108
ACTIVIDADES EN EL AULA
PARA LA
REESTRUCTURACIÓN DE
IDEAS: UN EJEMPLO
RELACIONADO CON LA
NUTRICIÓN HUMANA
Banet E. Y F. Núñez
RESUMEN
Tomando
como
referencia
la
lección
“Obtención y utilización de los nutrientes
contenidos en los alimentos” –que forma parte
del módulo de enseñanza “Nutrición Humana”
desarrollado en cursos correspondientes a
niveles de Enseñanza Secundaria Obligatoriapresentamos en este artículo el desarrollo de
una propuesta didáctica que tiene en cuenta
los conocimientos iniciales de los estudiantes.
INTRODUCCIÓN
Desde hace tiempo, muchos trabajos de
investigación han mostrado que los alumnos y
alumnas de distintos niveles educativos
mantienen ideas imprecisas o equivocadas
sobre diferentes aspectos científicos, y que
éstas interfieren con los contenidos que
deberían aprender. En lo que se refiere a la
nutrición humana este fenómeno ha sido
estudiado, tanto en relación con los procesos
que intervienen en esta función-digestión
(Giordan, 1987; Cubero 1988; Banet y Núñez
1989), respiración (Anderson, Sheldon y
Dubai, 1990; Banet y Núñez, 1990; Seymour
y Longden, 1991) o circulación (Arnaudin y
Mintzes, 1985; Shemesh y Lazarowitz, 1989;
Pérez de Eulate, 1992), por ejemplo- como
también respecto a lo que piensan los
estudiantes sobre las relaciones que existen
entre ellos (Núñez, 1994; Núñez y Banet,
1996).
Sin embargo, son menos numerosos los
trabajos dirigidos a valorar la eficacia de
propuestas de enseñanza que pongan de
manifiesto la manera de fomentar el cambio
conceptual (Giordan, 1987; Lawson, 1988).
Aunque parece existir cierta coincidencia en
relación con los principios fundamentales para
que éste se produzca (señalados por Posner,
Strike, Hewson y Herzog, 1982; Osborne y
Freyberg, 1985; Lauren y Resnick 1983;
Driver 1988; Strike y Poner, 1990, entre
otros), existen algunas discrepancias sobre la
forma de conseguir en el aula este propósito,
como se puede deducir del análisis de las
diferentes
secuencias
de
enseñanza
propuestas por Lawwon (1991), Dreyfus,
Jungwirtz y Eliovith (1990), Needham y Scott
(1987) o Driver (1988), entre otros autores.
El propósito de este artículo es mostrarutilizando como ejemplo unos contenidos
concretos- cómo seleccionar y secuenciar las
actividades de enseñanza para intentar lograr
la reestructuración de ideas y el cambio
conceptual. Los datos que presentamos a
continuación forman parte de un amplio
estudio
sobre
la
nutrición
humana,
desarrollado en octavo de EGB, curso
correspondiente al segundo año de Educación
Secundaria (13-14 años). Creemos, sin
embargo,
que
muchas
de
estas
consideraciones pueden ser útiles para los
últimos
cursos
de
Primariacomo
comentaremos en este artículo- si se tienen
en cuenta las diferentes posibilidades de
aprendizaje entre los estudiantes de uno y
otro nivel. Describir una parte del mismo- la
segunda lección “Obtención y destino de los
nutrientes contenidos en los alimentos”- se
debe únicamente a la imposibilidad material
de resumir, y a la vez concretar, en este
trabajo los detalles completos del estudio
llevado a cabo. Las dos lecciones que
completan el módulo son: 1. “Los Alimentos”;
2. “La Respiración. Obtención y utilización de
energía por las células”.
Las ideas de los alumnos y el cambio
conceptual
Los conocimientos- acertados o no- que
poseen los estudiantes sobre determinados
contenidos científicos pueden tener como
origen la escuela, las experiencias de la vida
cotidiana o, también, pueden ser debidos a la
influencia de los medios de comunicación
(Albaladejo y Caamaño 1992). Sin embargo,
no todos tienen la misma importancia en
relación con el proceso de enseñanza y
aprendizaje. Para nuestros propósitos- y
siendo conscientes de que simplificamos
demasiado
el
problemalos
hemos
caracterizado atendiendo a tres criterios:
•
Grado de articulación: según se trate de
nociones relativamente independientes de
otras
(cuestiones
terminológicas,
conocimientos memorísticos más o menos
aislados) o de esquemas más o menos
amplios, que agrupan y relacionan
distintos conceptos.
•
Nivel de aproximación al conocimiento
científico: nociones correctas que serán
109
ampliadas
durante
el
proceso
de
enseñanza, o bien ideas alternativas al
conocimiento científico, que deben ser
sustancialmente modificadas.
•
Relevancia respecto a los objetivos
fundamentales de un tema determinado:
se trata de ideas básicas para comprender
sus contenidos y sus relaciones con otras
lecciones; o por el contrario, se refieren a
aspectos
más
secundarios,
o
de
ampliación.
Aunque la casuística es mucho más amplia y
compleja, el análisis simultáneo de los tres
criterios, nos puede permitir anticipar las
iniciativas a adoptar para ampliar los
conocimientos iniciales- si son correctos- o
para intentar producir una reestructuraciónmás o menos radical- de los mismos, en caso
de que sean erróneos. También nos puede
proporcionar una primera idea sobre el grado
de dificultad que encontraremos en nuestro
intento. Por tanto, conocer las ideas de los
alumnos y alumnas debe ser de gran utilidad
para seleccionar y, sobre todo, concretar las
actividades de enseñanza, como intentaremos
mostrar a continuación.
Los datos disponibles sobre los contenidos
relacionados con la “Obtención y destino de
los nutrientes contenidos en los alimentos” –
expresión con la que nos referimos a las
consecuencias del proceso digestivo y al
transporte de las sustancias obtenidas a las
distintas células del organismo- ponen de
manifiesto que los estudiantes que se
encuentran finalizando la Educación Primaria y
los de primeros cursos de Educación
Secundaria, mantienen nociones con cierto
grado
de
articulación
8esquemas
conceptuales), con frecuencia erróneas, que
por su relevancia pueden dificultar los
procesos de aprendizaje. Por su importancia,
nos centramos en dos aspectos que
consideramos
referencias
conceptuales
centrales en el desarrollo de la intervención en
el aula:
a) El primero de ellos tiene que ver con los
sucesos más destacados que tienen lugar
en el tubo digestivo. En estos niveles, en
los que una visión general sería suficiente,
el pensamiento de muchos estudiantes
podría responder al esquema I (figura 1),
en el que se observan tres obstáculos
importantes que van a interferir con los
nuevos conocimientos:
- El papel preponderante, casi exclusivo,
que atribuyen al estómago en el proceso
digestivo (como consecuencia de las
110
acciones de los jugos gástricos y, en
ocasiones,
también
de
la
bilis),
desconociéndolas acciones que tienen
lugar en los restantes órganos (que
consideran como un tubo que debe
recorrer el alimento)
- La imprecisa conceptualización, incluso a
nivel de Educación Secundaria, de lo que
supone la digestión, identificada por
muchos
estudiantes
como
proceso
mecánico, que produciría la trituración o
el desmenuzamiento de los alimentos.
- Las consecuencias de la digestión: como
los alimentos están formados por
sustancias buenas o aprovechables, los
resultados de este proceso sería la
obtención
de
estas
sustancias
(generalmente, proteínas y vitaminas).
b) Evidentemente, este esquema no se
encuentra
aislado
en la
estructura
cognitiva de los estudiantes, sino que
puede
estar
relacionado
con
otros
(alimentos, o circulación de la sangre, por
ejemplo). Precisamente, el segundo de los
aspectos al que nos vamos a referir tienen
que ver tiene que ver con lo que ocurre a
los nutrientes una vez finalizado el proceso
digestivo (figura 2). Las principales
dificultades que se han observado en este
caso han sido las siguientes:
- Un número significativo de estudiantes
desconoce el destino de las sustancias
nutritivas obtenidas a partir de los
alimentos: recorren el tubo digestivo, sin
incorporarse a la circulación (esquema
3); son recogidas por la sangre, aunque
no tendrían como destino los órganos o
las células (esquema 4).
- En otros casos, aunque conocen que los
nutrientes son transportados a los
órganos o a las células del cuerpo,
piensan que no todos ellos (pulmones o
huesos, entre otros) necesitan estas
sustancias (esquema 5).
Aunque no sea un enfoque demasiado
habitual, consideramos que otros aspectos
(como, por ejemplo, ciertos detalles sobre la
anatomía del aparato digestivo) tienen una
importancia secundaria, y no deberían
desviarnos de los propósitos fundamentales
que acabamos de mencionar.
Fig. 1 Reestructuración de ideas sobre el proceso digestivo
Fig. 2. Reestructuración de ideas sobre el de la digestión.
SD= Sistema Digestivo
SC = Sistema Circulatorio FC = Funciones Celulares
111
En función de cuál sea el nivel de partida de
los estudiantes, las intenciones educativas se
deberían centrar, en unos casos, en producir
lo que algunos autores han llamado
reestructuración
ligera
(Carey,
1985),
crecimiento conceptual (Rumelhart y Norman,
1981), captura conceptual (Hewson, 1981) o
desarrollo conceptual (Pines y West, 1986);
en otros se debe producir un cambio radical,
que ha sido denominado reestructuración
(Rumelhart y Norman, 1981), reestructuración
fuerte (Carey, 1985), o simplemente cambio
conceptual (Hyewson, 1981; Pines y West,
entre otros9, lo que implicaría un abandono
de las ideas iniciales, sustituyéndolas por
otras nuevas. La aplicación. En Enseñanza
Secundaria- de estas ideas a nuestro ejemplo,
se concreta en las siguientes consideraciones:
- El esquema 1 de la figura 1, debería ser
significativamente reestructurado en tres
sentidos (esquema 2):
a) Recomponer su estructura jerárquica,
situando al estómago al nivel que le
corresponde junto a otros órganos del
tubo digestivo que contribuyen a la
digestión.
b) Modificar algunas de las relaciones que
establecen los estudiantes en relación con
determinados elementos del mismo: como
las conexiones de hígado y páncreas con
el estómago (que contribuyen a la
persistencia del papel central y, a veces,
exclusivo del estómago en este proceso);
o
sobre
las
consecuencias
de
la
digestión(no es igual pensar que “por
medio de la digestión se obtienen las
sustancias
buenas
o
aprovechables
contenidas en los alimentos”, que “la
digestión produce la transformación de las
sustancias nutritivas contenidas en los
alimentos, produciendo sustancias más
sencillas”).
c) Además es necesario producir una mayor
diferenciación del mismo, bien por la
incorporación de nuevos conceptos al
esquema (procesos químicos, sustancias
nutritivas sencillas) o por la ampliación del
conocimiento sobre otros (clase de
nutrientes que contienen los alimentos,
por ejemplo).
Si nos referimos ahora a los esquemas de la
figura 2 (3 a 5), la reestructuración supone,
según los casos:
a) Establecer nuevas relaciones en
estructura cognitiva entre digestión y:
112
su
- sus ideas sobre el sistema circulatorio,
comenzando a integrar estos procesos
en las funciones de nutrición.
- la necesidad de nutrientes
distintos órganos del cuerpo.
para
los
b) Simultáneamente,
consideramos
necesarioampliando
su
grado
de
comprensión sobre la estructura del
cuerpo humano- atribuir a las células de
todos los órganos el desarrollo último de
los procesos de nutrición (en nuestra
propuesta se completa posteriormente al
abordar la respiración).
Naturalmente que estos propósitos no se
pueden trasladar íntegramente a los últimos
cursos de Primaria. Sin embargo, ya desde
estos niveles educativos, los alumnos y
alumnas tienen algunas ideas formadas- con
frecuencia erróneas, en el sentido que hemos
señalado antes- en relación con la digestión y,
también, sobre lo que ocurre después de este
proceso. Por esta razón y para que la
enseñanza no suponga un refuerzo de las
mismas, deberíamos intentar establecer
relaciones entre el proceso digestivo y las
necesidades de los distintos órganos del
cuerpo y, por tanto, con el sistema circulatorio
como medio de transporte, aunque es cierto
que habría que cuidar la terminología y el
nivel con el que se abordan estos aspectos.
Las actividades de enseñanza
reestructuración de ideas
y
la
Sin embargo, que se produzcan estos cambios
no resulta una tarea sencilla- como lo prueba
la persistencia de las ideas equivocadas- y
requerirá que tanto la selección como el
desarrollo de las actividades de enseñanza en
el aula tengan en cuenta estas intenciones
educativas. Para ello, en nuestra opinión, hay
que considerar los siguientes aspectos:
a) Aunque en el proceso de planificación de
la enseñanza hay que contar con muchos
otros factores (Sánchez Blanco y Valcárcel
Pérez, 1993), es necesario conocer antes
de iniciar la lección, lo que piensan los
alumnos y alumnas, al menos sobre los
aspectos más significativos de la misma.
b) La reestructuración de ideas se producirá
como consecuencia de la interacción, entre
otros, de los siguientes factores:
- El interés (grado de motivación) de los
estudiantes, que facilitará su implicación
en proceso educativo y favorecerá la
actividad mental necesaria para que los
modos de pensar sobre estos aspectos
sean modificados con un nivel de
comprensión aceptable.
- Los contenidos de enseñanza, que tienen
que ser inteligibles para los estudiantes,
a la vez que deben ser considerados más
explicativos y funcionales que sus
conocimientos iniciales.
- Las actividades que se desarrollan en el
aula,
que
deben
garantizar
el
cumplimiento de las dos consideraciones
anteriores.
c) La construcción de aprendizajes requiere
mayor protagonismo por parte de los
estudiantes. Favorecer su nivel de
implicación y participación en el proceso
de
enseñanzafrente
a
algunos
planteamientos
centrados
en
la
transmisión de conocimientos- fomentar el
trabajo en equipo y propiciar la reflexión
sobre los contenidos de enseñanza,
contribuyen a que se produzca el cambio
conceptual. Esto puede suponer, en
algunos
casos,
un
replanteamiento
significativo en cuanto a la organización
del trabajo en el aula y, también, respecto
a los papeles del profesor y de los
estudiantes durante el desarrollo del
mismo.
Teniendo en cuenta las consideraciones
anteriores y tomando como referencia las
características generales de la secuencia de
enseñanza propuesta por Needhan y Scott
(1987) y Driver (1988), presentamos en el
Anexo-1 un esquema de la secuenciación de
las actividades de enseñanza en el aula, cuyo
contenidos- que responden al mapa de
conceptos de la figura 3- hemos dividido en
dos partes: la primera se refiere al proceso
digestivo y a sus resultados, mientras que en
la segunda haremos referencia al destino de
los nutrientes que se obtienen como
consecuencia del mismo. En el Anexo-II
describimos, de forma resumida, el contenido
de cada una de ellas. Estas hojas de trabajo,
junto con otras en las que se incluye la
información que aporta el profesor, se
resumen las conclusiones de las puestas en
común o se reflejan los resultados de las
consultas
bibliográficas,
constituyen
el
cuaderno del estudiante.
Aunque somos conscientes de la dificultad de
reflejar en este artículo todos los detalles de la
propuesta, confiamos en que esta descripción
resulte adecuada para proporcionar una
perspectiva suficientemente precisa sobre la
misma.
Fig. 3 Esquema conceptual de la lección.
113
Descripción de la intervención en el aula
¿Cómo comenzar la lección?
Dar respuesta a esta cuestión supone
considerar,
entre
otros
aspectos,
qué
propósitos
deben
tener
las
primeras
actividades y cómo concretarlas y organizar su
realización para conseguirlos (Tabla I). En
este caso, al iniciar la lección intentamos
lograr dos objetivos importantes: motivar y
explicitar las ideas de los estudiantes. Para
ello:
- El contenido de la actividad debe tener en
cuenta los conocimientos de los alumnos y
estar relacionado con los aspectos centrales
de la lección.
- Su planteamiento y desarrollo debe provocar
cierto interés y/o expectación.
- La explicitación y el contraste de ideas debe
ser desarrollado inicialmente en grupos
pequeños (3-4) estudiantes), asignando una
responsabilidad concreta a cada uno de sus
miembros (portavoz, secretario...)
La actividad con la que comenzamos la lección
(A.1), presenta una inconsecuencia, sobre la
anatomía
del
aparato
digestivo
(inconsecuencia porque provoca desconcierto
y discrepancias). A partir de ella se formulan
las cuestiones sobre las que se explicitarán las
ideas.
Actividades de esta naturaleza pueden
interesar a los estudiantes y, además,
suscitan un buen número de dudas sobre el
proceso digestivo, en particular cuando
contrastan sus ideas con las de sus
compañeros. Ello les lleva a pedir detalles y
explicaciones sobre las cuestiones formuladas.
Después del trabajo en grupo se realiza una
puesta en común, moderada por el profesor.
En este momento- mejor que aclarar las
dudas –orientamos sobre los contenidos de la
lección (A.2). Para ello se puede utilizar un
mapa de conceptos (figura 3) que se entrega
a cada estudiante o grupo, mediante el que se
presentan los conceptos fundamentales, y se
relacionan con otros ya estudiados (alimentos)
o que se abordarán a continuación (en este
caso es importante situar la digestión como un
proceso más de las funciones de nutrición).
Las consultas frecuentes de este esquema son
muy útiles para lograr que los alumnos y
alumnas puedan seguir día a día el desarrollo
del tema (sobre todo cuando éste dura varias
sesiones).
114
Reestructuración
proceso digestivo
de
ideas
sobre
el
Es cierto que las actividades anteriores nos
llevarán algún tiempo- generalmente se
pueden desarrollar en una sesión de claseaunque creemos que los estudiantes se
encuentran, ahora, en condiciones más
favorables para afrontar las situaciones de
enseñanza que planteamos a continuación.
Las actividades de reestructuración de ideas
tienen como principales objetivos sustituir o
ampliar, según los casos, los conocimientos de
los alumnos y alumnas (Tabla II). Deben tener
como referencias los aspectos fundamentales
sobre los que intentamos fomentar el cambio
conceptual y, si es posible, se deberían
plantear situaciones de conflicto cognitivo, que
favorezcan el abandono de las ideas
equivocadas
y
su
sustitución
por
conocimientos más apropiados. En esta fase,
el trabajo de los grupos de alumnos y
alumnas- que, como antes, constituye la
forma habitual de trabajo en el aula- se ha
centrado en las siguientes actividades:
a) La tercera actividad (A.3) –que trata de
ejemplificar las acciones del jugo gástrico
sobre
distintos
alimentos,
utilizando
pepsina- intenta mostrar que no todos los
alimentos completan su digestión en el
estómago. Además, trata de cuestionar la
naturaleza exclusivamente mecánica del
proceso digestivo y puede servir para
destacar el carácter específico de las
acciones de los jugos digestivos.
Somos conscientes de que en ella se
introducen elementos (pepsina) que pueden
producir cierta dificultad para comprender lo
que está sucediendo en los tubos de ensayo.
Sin embargo, la sencillez en cuanto a su
preparación, desarrollo, así como la claridad
con que se aprecian los resultaos, hacen de
ella una experiencia útil, incluso para los
últimos niveles de Primaria (siempre que
consideremos, en cada caso, hasta dónde
pueden
alcanzar
a
comprender
estos
estudiantes).
Propósitos
Actividades
•
Motivar
•
Explicitar ideas.
•
Orientar
sobre
contenidos
los
Papel del profesor
•
Inconsecuencias,
discrepancias.
•
Planteamiento
problemas.
•
Puesta en común.
•
Mapas de conceptos
•
Interesar
alumnos/
expectación.
los •
crear
Utilizar sus ideas para
resolver las situaciones
planteadas.
•
Animar la participación •
de los estudiantes.
Participar en debates y
puestas con común.
•
Organizar el desarrollo •
de las actividades.
•
Moderar las puestas en
común.
Relacionar los nuevos
contenidos con otros ya
estudiados.
de
a
Papel de los alumnos
Tabla 1 Características de las actividades para comenzar la lección
Propósitos
Actividades
•
Provocar
cognitivo
conflicto •
•
Modificar, sustituir o •
ampliar
los
conocimientos de los
estudiantes
•
•
Papel del profesor
Situaciones
problemáticas.
Explicaciones
demostraciones
profesor.
•
o
del
•
Experiencias
sencillas
(laboratorio o aula).
•
Utilización de
maquetas.
videos,
•
Papel de los alumnos
Animar
a
los •
estudiantes a proponer
soluciones
a
las
situaciones planteadas.
•
Suministrar información
puntual.
Proponer soluciones a
las
situaciones
conflictivas.
Organizar y controlar el •
desarrollo
de
las
actividades.
Participar
actividades.
Desarrollar el esfuerzo
mental necesario para
aprender.
en
las
Moderar las actividades
de discusión y síntesis.
Tabla 2 Características de las actividades de reestructuración de ideas.
Propósitos
•
•
Actividades
Consolidar
(también •
reestructurar) ideas.
Resaltar
el
cambio •
conceptual producido.
•
Papel del profesor
Pequeños proyectos de •
trabajo.
•
Actividades
de
ampliación.
Aplicación •
vida cotidiana.
Dar instrucciones.
Revisión de resultados •
de
las
actividades
(cuaderno de trabajo).
•
Suministrar
información.
Papel de los alumnos
•
Proporcionar material.
Realizar
seguimiento
del trabajo.
•
Realizar
el
trabajo
individual, de grupo.
Confrontar y evaluar las
nuevas ideas con las
iniciales.
Orientar el análisis del
cambio conceptual y
destacar sus aspectos
más significativos.
Tabla 3. Características de las actividades de aplicación de conocimientos y revisión de ideas.
115
b) En Educación Secundaria, esta actividad
puede ser complementada por otra
experiencia de laboratorio más compleja
(A.4)- comprobar la acción de la saliva
sobre el almidón y sobre los alimentos- no
sólo para demostrar la acción digestiva de
esta
secreción,
sino
también
para
ejemplificar la transformación de una
sustancia
compleja
(almidón)
en
moléculas sencillas (glucosa). Como en el
caso anterior, en los manuales de
prácticas de Ciencias Naturales se puede
encontrar la información necesaria para el
desarrollo de esta actividad.
c) En estas condiciones, el profesor puede
proceder a aclarar muchas de las dudas y
contradicciones surgidas con atención por
la mayoría de la clase. Así, informaremos
(A.5) de las acciones de los jugos
digestivos sobre los alimentos y de los
órganos en que éstos actúan. Si el nivel lo
permite,
consideramos
importante
diferenciar entre sustancias nutritivas
complejas y sencillas, como profundización
necesaria para comprender el proceso
digestivo.
d) Por medio de una fácil experiencia de aula
(A.6), en la que tratamos de demostrar
distintos comportamientos entre almidón y
glucosa,
ejemplificamos
algunas
diferencias entre sustancias complejas y
sencillas y tratamos de poner de
manifiesto
la
incidencia
de
esta
circunstancia en la absorción de nutrientes
en el intestino delgado.
Motivación y reestructuración de ideas:
Anatomía del aparato digestivo
Aunque el estudio de este tema se suele
iniciar con la anatomía del aparato digestivo,
el excesivo nivel de detalle con que se aborda
puede desviarnos de uno de los objetivos
básicos del mismo, que tienen que ver, en
nuestra opinión, con la relación y el nivel de
integración que debemos establecer entre la
digestión y los restantes procesos que
intervienen
en
la
nutrición
humana,
intentando
superar
la
imagen
compartimentada que se presenta con
demasiada frecuencia.
Algunos trabajos han puesto de manifiesto
ciertos errores anatómicos- confusión entre
órganos, situación en el tubo digestivo (Banet
y Núñez, 1988)- aunque no todos tienen la
misma importancia. Desde nuestro punto de
vista, dos consideraciones requieren especial
atención por su repercusión sobre la correcta
116
comprensión del proceso digestivo: precisar
los lugares de conexión entre hígado,
páncreas y tubo digestivo, y establecer las
relaciones anatómicas entre el aparato
digestivo y el sistema circulatorio. Para ello,
intentando crear expectación e interés, se
retoman los resultados de la primera actividad
(A.1) y se comparan con láminas o maquetas
que les presentamos; a continuación, se
proyecta un video sobre la digestión (A.7).
Posteriormente el profesor resume y completa
la información sobre las transformaciones que
experimentan los alimentos en cada uno de
los órganos del tubo digestivo (A.8).
Aplicación de conocimientos y revisión de
las nuevas ideas
Las últimas actividades de esta primera parte
de la lección tienen dos objetivos: consolidar
sus aprendizajes, llevando a cabo actividades
sencillas de aplicación de los nuevos
conocimientos
–que
en
muchos
casos
contribuyen a completar la reestructuración de
ideas- y procurar que los estudiantes sean
conscientes de lo que han aprendido (Tabla
III).
Para reforzar el conocimiento de la anatomía
(A.99 planteamos la reconstrucción del
aparato digestivo, utilizando como materiales
una silueta del cuerpo humano y la
representación a escala de los distintos
órganos (si es posible, esta actividad puede
ser desarrollada con otros recursos: plastilina,
madera...)
Para evaluar y aplicar las nuevas ideas sobre
el proceso digestivo les proponemos relacionar
las acciones de los jugos digestivos con
alimentos
habituales,
tomando
como
referencia la composición de los mismos
(A.10).
La revisión de los aprendizajes (A.11) se ha
realizado
analizando
individualmente
y,
después, en grupo los resultados de la
primera actividad (explicitación de ideas).
¿Y después de la digestión...?
Favorecer
las
discrepancias
explicitación de ideas.
y
la
Nuestro siguiente objetivo era relacionar la
digestión con los restantes proceso de
nutrición humana. Por ello, hemos comenzado
esta segunda parte de la lección con una
actividad de explicitación, para conocer hasta
qué punto piensan que las sustancias que se
obtienen de los alimentos pasan a la sangre y
son necesarias en los órganos (A.12). Las
discrepancias que suscita contribuyen a
incrementar un poco más el interés de
muchos de nuestros estudiantes. Finalizada la
actividad se realiza un apuesta en común, con
objeto
de
resaltar
los
aspectos
más
significativos
en
los
que
ha
existido
coincidencia o discrepancia.
A continuación, retomando el mapa de
conceptos de la segunda actividad, situamos a
los estudiantes en relación con el desarrollo de
la lección (analizando lo ya estudiado), y
mostramos los contenidos que se van a
abordar, en particular en lo que se refiere a
las relaciones entre los sistemas digestivo,
circulatorio y los distintos órganos del cuerpo
humano (A.13).
Una breve información posterior (A.16), que
toma como referencia los resultados de estas
experiencias, contribuye a poner de manifiesto
la estructura celular del cuerpo humano (en
Primaria habría que referirse solamente a los
diferentes órganos), aspecto que, aunque
generalmente ha sido abordado en lecciones
anteriores,
no
se
suele
comprender
adecuadamente. Pretendemos, así ampliar sus
ideas sobre las relaciones entre las funciones
y la estructura del organismo y- haciendo
énfasis en la necesidad de estas sustancias
para todos los órganos del cuerpo- dar
respuesta a la pregunta: ¿para qué utilizan los
órganos (las células) las sustancias nutritivas
que se obtienen de los alimentos?
Aplicación y revisión de las nuevas ideas
Reestructuración de
digestión/circulación
ideas;
Relaciones
En este caso, no resulta fácil seleccionar
actividades de enseñanza que permitan la
ampliación o la reestructuración de los
escasos conocimientos de los estudiantes al
respecto, en particular en los últimos cursos
de Primaria. Las relaciones entre éstos y las
nuevas ideas habrá que intentar establecerlas
buscando
ejemplos
suficientemente
significativos para ellos. Renunciar a esto
supondría restar importancia al hecho de que
muchos de ellos equiparan los sucesos que
tienen lugar en el tubo digestivo con la
nutrición, idea que se convertirá en un
obstáculo importante en cursos posteriores.
En este sentido, la alternativa que hemos
seguido se ha centrado en relacionar la
alimentación y la digestión con procesos tan
evidentes como el crecimiento o el consumo
energético del organismo, aspectos sobre los
que tienen cierto nivel de conocimiento
(A.14). Mediante esta actividad pretendemos
que relacionen alimentación y necesidades de
los distintos órganos del cuerpo, para intentar
cubrir el vacío conceptual que suele existir
entre ambos fenómenos, resaltando la
necesidad del transporte de nutrientes
mediante el sistema circulatorio.
Posteriormente, intentamos reforzar esta
noción (A.15) estableciendo –a través de una
sencilla experiencia (la disección de un muslo
de pollo) y de la observación de distintas
células
al
microscopio
(preparaciones
permanentes)- las relaciones entre el sistema
circulatorio y diferentes órganos y tejidos (o
células) del cuerpo humano.
Las últimas actividades pretenden que los
estudiantes apliquen sus conocimientos,
mediante la resolución de varias cuestiones y
una situación problemática, que tienen que
realizar en grupo (A.17)
Partiendo de los resultados de estas
actividades y tomando como referencia las
conclusiones de la actividad de explicitación
de ideas realizada anteriormente (A.12), los
alumnos y alumnas realizan un breve informe
en el que destacan los cambios más
importantes en relación con su modo de
pensar sobre las consecuencias del proceso
digestivo para la nutrición de las personas
(A.18).
Seguimiento
actividades
del
desarrollo
de
las
Durante el desarrollo de la lección, es
necesario conocer en qué medida se están
cumpliendo los objetivos que nos proponemos
en cada una de las actividades. Esta tarea no
resulta demasiado compleja si establecemos
previamente cuáles serán los aspectos a los
que prestaremos atención en cada caso, y
elaboramos un sencillo protocolo de recogida
de información. En este sentido convienen
observar:
a) El interés que provoca en los distintos
grupos de trabajo las actividades de
motivación.
b) La relevancia de las ideas explicitadas, la
participación de los estudiantes en los
debates que tienen lugar en los grupos y
en las puestas en común.
c) El nivel de seguimiento de la explicación
del profesor en las actividades de
117
orientación
o
de
presentación
de
información, interaccionando con los
alumnos
y
alumnas
y
solicitando
aclaraciones.
d) Los resultados de la actividad de los
grupos
de
trabajo
durante
la
reestructuración o aplicación de ideas.
e) Las conclusiones obtenidas por los
estudiantes durante el proceso de revisión
de los aprendizajes.
Como consecuencia del análisis de estos
datos, podremos introducir modificaciones en
la propuesta didáctica que permita una mejor
adecuación a las circunstancias en que se
desarrolla el trabajo en el aula.
¿En qué medida una propuesta de esta
naturaleza
promueve
el
cambio
conceptual?
Para finalizar, haremos una breve referencia a
las consecuencias de la implementación de
estas actividades en el aprendizaje de los
estudiantes de dos aulas de octavo de EGB
(N=63). Los resultados correspondientes a la
exploración inicial (pretest), indican que dos
de cada tres alumnos no relacionan las
consecuencias del proceso digestivo con la
necesidad de nutrientes en las células del
organismo, ya que:
casi la mitad de los estudiantes incluidos en
esto tienen lugar en las células de todos los
órganos del cuerpo. Evidentemente este
hecho deberá ser tenido en cuenta, en
particular cuando se estudie la estructura y
organización del cuerpo humano. Hay que
resaltar, por tanto, que la evolución
conceptual producida como consecuencia de la
enseñanza ha sido muy importante.
Si analizamos los datos desde la perspectiva
del cambio conceptual que se ha producido en
cada uno de los estudiantes (figura 4),
podemos señalar que el modo en que éstos
han modificado sus concepciones iniciales ha
consistido-fundamentalmenteen
una
reestructuración parcial o completa de las
mismas, siendo poco relevantes los casos de
retroceso o de mantenimiento de sus
conocimientos erróneos.
Fig. 4. Evolución
individual
conceptual
a
nivel
a) No se refieren a la sangre como destino
inmediato de las sustancias nutritivas que
se obtienen mediante la digestión (15%).
b) Piensan que la sangre transporta estas
sustancias, pero no es necesario que éstas
salgan de los vasos sanguíneos y pasen a
los órganos (30%).
c) Admiten que son necesarias para los
órganos, pero no incluyen las células como
destino de las mismas(25%).
Sólo un 30% señala que la sangre transporta
los nutrientes hasta las células del cuerpo,
aunque casi todos ellos mantienen que no son
necesarias
para
determinados
órganos
(huesos, pulmones...)
Los resultados obtenidos en la prueba de
retención- administrada tres meses después
de finalizar la intervención en el aula- ponen
de manifiesto que una amplia mayoría de los
estudiantes (aproximadamente un 85%) han
reestructurado sus conocimientos, integrando
el proceso digestivo dentro de la función de
nutrición
y
considerando
necesario
el
transporte de nutrientes hasta las células por
medio del sistema circulatorio. Sin embargo,
118
Conclusiones
En este artículo mostramos cómo hemos
seleccionado y secuenciado las actividades de
enseñanza sobre contenidos relacionados con
la nutrición humana, trasladando al aula
algunas
implicaciones
de
las
teorías
constructivistas. En nuestra opinión, el interés
de esta ejemplificación reside más en resaltar
la eficacia y viabilidad práctica de estos
planteamientos,
que
las
características
específicas del caso presentado, desarrollado
en
unas
circunstancias
didácticas
determinadas. En consecuencia, nos parece
necesario finalizar este artículo realizando, con
carácter
general,
las
siguientes
consideraciones:
a) El aprendizaje de los contenidos científicos
suele requerir la reestructuración de las
ideas de los estudiantes. Para que este
proceso –más o menos intenso según los
casos- se produzca, es necesario que las
actividades de enseñanza tengan en
cuenta los conocimientos iniciales de los
alumnos y alumnas (grado de articulación,
nivel de coincidencia con las ideas
científicas, relevancia para el tema en
cuestión), que contribuyan a fomentar el
interés (motivación) por los contenidos de
enseñanza, aspecto que se favorece
cuando
éstos
son
considerados
explicativos y de cierta utilidad, y que
promuevan la participación y reflexión de
los estudiantes.
b) Es evidente que, bajo estas condiciones, el
proceso de enseñanza-aprendizaje se
desarrolla de manera distinta a la que
podríamos considerar más habitual:
- Requiere
un
mayor
esfuerzo
de
planificación y, también, en cuanto a la
preparación de los materiales de las
distintas actividades (incluyendo el
cuaderno de trabajo de los estudiantes).
- La mayor parte del trabajo se desarrolla
en
grupo
y
buena
parte
del
protagonismo debe recaer sobre los que
aprenden. El profesor, además de
proporcionar la información científica
necesaria,
desempeña
un
papel
fundamental
como
organizador
y
moderador de las actividades de
enseñanza.
- Además, son necesarios períodos de
tiempo más amplios. Es cierto que los
resultados presentados pueden ser
atribuidos a esta circunstancia, más que
a los elementos positivos que pudiera
tener
una
propuesta
como
la
presentada;
también
se
puede
argumentar que, como consecuencia de
ello, habría que reducir los programas,
que
los
estudiantes
aprenderían
menos... No obstante, si estamos
convencidos de que son los alumnos y
alumnas quienes deben construir sus
conocimientos, que este proceso no
resulta fácil, que los procedimientos
habituales no producen aprendizajes
satisfactorios..., deberíamos relativizar –
y más en los niveles obligatorios de
enseñanza- la importancia de este
factor.
c) La implementación de una metodología
constructivista
parece
producir
aprendizajes que se muestran estables a
corto y medio plazo, al menos en lo que se
refiere a los contenidos básicos de la
lección; aunque no ocurre así en todos los
casos y, a veces, se olvidan algunas
nociones que creíamos que habían sido
aprendidas.
d) Además, este tipo de enseñanza influye,
en general, en el interés de los
estudiantes hacia las clases de ciencias,
propiciando una opinión favorable hacia
diversos aspectos de la metodología
utilizada en el transcurso de la misma. En
este sentido, han destacado su carácter
motivador, el interés del trabajo en grupo,
la utilidad de los materiales de aprendizaje
(en particular su cuaderno de trabajo...)
En definitiva, consideramos que –en el
contexto educativo actual- resulta viable el
desarrollo de propuestas de enseñanza
basadas en el constructivismo, en particular si
consideramos que este enfoque constituye
una referencia básica de la Reforma del
sistema educativo, que propone un desarrollo
curricular mucho más abierto y flexible. En la
medida en que se faciliten datos sobre la
puesta en práctica de estos planteamientos,
se podrá ir consolidando el constructivismo
como nuevo modelo de enseñanza, capaz de
dar solución a muchos de los problemas que
en la actualidad plantea el aprendizaje de las
ciencias.
119
ANEXO I: Secuenciación de las actividades de enseñanza
El comienzo de la lección
A.1
¿Qué
recordamos
sobre
la
digestión?
A. 2 La digestión y la nutrición humana
Aplicación de conocimientos y
revisión de ideas
A. 17 ¿Qué pasaría si...? Entonces,
¿qué
le
ocurre
a
los
alimentos?
A. 18 Revisando las nuevas ideas
Reestructuración de ideas
A. 3 ¿Qué le ocurre a los alimentos en
el estómago?
A. 4 Acción de la saliva sobre los
alimentos
Reestructuración de ideas
A. 5 Introducción de información
A. 6 La absorción de nutrientes: una
analogía
A.
14
¿Por qué crecemos?
¿Necesitamos energía?
A. 15 Disección de un muslo de
pollo. Observación de
células al microscopio.
A. 16 La estructura del cuerpo
humano y los procesos
de nutrición
Motivación y reestructuración
de ideas
A. 7 Anatomía del aparato digestivo
A. 8 Completando la información sobre
la digestión
Aplicación de conocimientos y
revisión de ideas
A. 9 Construcción del aparato digestivo
humano
A.10 La digestión y algunas situaciones
de la vida cotidiana
A. 11 Revisando los aprendizajes
120
Motivación, orientación y
explicitación de ideas
A. 12 ¿Y después de la digestión?
A. 13 Relaciones entre los
sistemas digestivo y
circulatorio
DANDO SENTIDO A LA
CIENCIA EN LA
SECUNDARIA
Driver, Rosalind
INTRODUCCIÓN
La construcción de las ideas científicas:
consecuencias para la enseñanza y el
aprendizaje
Los niños desarrollan ideas sobre los
fenómenos naturales antes de que se les
enseñe ciencia en la escuela. En algunos casos
estas ideas están de acuerdo con la ciencia
que se les enseña. Sin embargo, en muchos
casos, hay diferencias significativas entre las
nociones de los niños y la ciencia escolar.
Las concepciones de los
construcciones personales
niños
como
Desde los primeros días de su vida los niños
han desarrollado ideas o esquemas sobre el
mundo natural que les rodea. Tienen
experiencias sobre lo que ocurre cuando dejan
caer objetos, los empujan, tiran de ellos o los
lanzan, y de esta forma construyen ideas y
expectativas en relación con la forma en que
se perciben y mueven los objetos. De manera
similar, desarrollan ideas sobre otros aspectos
del mundo que les rodea a través de
experiencias, por ejemplo, con los animales,
las plantas, el agua, la luz y las sombras, las
estufas y los juguetes. Un niño de nueve años
se dio cuenta de que una vez apagado un
tocadiscos el sonido tardaba unos segundos
en desaparecer. <<Debe haber millas y millas
de cable ahí dentro por las que pase la
electricidad>>, dijo, <<para que el sonido
tarde tanto en pararse>>. Este niño no había
recibido una enseñanza formal de ciencias y
sin embargo había desarrollado la noción de
que la electricidad estaba implicada en la
producción del sonido, ¡de que fluía a través
de cables y de que lo hacía muy rápidamente!
Muchas de las concepciones que los niños
desarrollan
respecto
a
los
fenómenos
naturales proceden de sus experiencias
sensoriales.
Algunas
concepciones
o
esquemas de conocimiento, aunque influyen
en la interacción de los niños con su entorno,
no se pueden representar de forma explícita
mediante el lenguaje. Por ejemplo, los niños
que juegan al balón han desarrollado una
serie de esquemas de conocimiento sobre las
trayectorias que siguen los balones, que les
permiten lanzarlos y recogerlos con éxito.
Sólo mucho después, los estudiantes tendrán
oportunidades formales para representar y
analizar tales movimientos: aunque, desde los
primeros años de vida, ha existido un
esquema de conocimiento que hace posible
que el niño interactúe de forma eficaz cuando
lanza ycoge balones.
Las investigaciones realizadas en distintos
países han identificado rasgos comunes en las
ideas de los niños y los estudios evolutivos
proporcionan visiones útiles sobre las formas
características en que progresan estas ideas
durante
los
años
escolares.
Estas
investigaciones han indicado que tales ideas
deben considerarse como algo más que
simples ejemplos de información incorrecta;
los niños tienen formas de interpretar los
sucesos y fenómenos que son coherentes y
encajan con sus campos de experiencia
aunque pueden diferir substancialmente de la
opinión científica. Los estudios indican
también que, a pesar de la enseñanza formal,
estas ideas pueden persistir en la edad adulta.
Rasgos comunes en las concepciones de los
niños
Los estudios sobre concepciones respecto a
los fenómenos naturales indican que puede
haber rasgos que aparecen muy a menudo en
las nociones de los niños que es posible
organizar y describir. Además, estas nociones
parecen evolucionar a medida que se van
adaptando a experiencias más amplias.
Un tema que ha sido bien estudiado es el de
las concepciones sobre la luz y la visión.
¿Cómo entienden los niños cómo llegan a ver
las cosas? ¿Relacionan luz y visión? Si es así
¿cómo? Si se pregunta a niños pequeños,
¿Dónde hay luz en esta habitación?, se puede
imaginar lo que pueden decir. De forma
característica, los niños de 5 ó 6 años
identificarán la luz como la fuente o el efecto;
podrían identificarla con esta bombilla o con
aquella mancha brillante en la pared. Más
adelante, los niños identificarán algo en el
espacio entre la fuente y el efecto. Se
enciende el interruptor y la habitación se llena
con un baño de luz que permite ver las cosas.
Posteriormente, durante la etapa básica,
algunos niños empiezan a utilizar la idea de
que la luz viaja. Cuando se considera la
velocidad a que viaja la luz, resulta
121
interesante el hecho de que los niños estén
sugiriendo esto espontáneamente. Razonarán
que la luz sale de la fuente, viaja y golpea a
un objeto, y debido a que el objeto está
iluminado se puede ver. Sin embargo, están
menos seguros en cuanto a lo que sucede
entre el ojo y el objeto. Algunos niños
establecen un enlace en términos de rayos
visuales que van desde el ojo al objeto –un
modelo que implica un papel activo por parte
de quien ve; <<miramos a>> las cosas o
<<lanzamos una mirada>> a los objetos.
El diagrama típico de un libro de texto en que
la luz se distribuye a partir de un objeto y una
parte de ella va en dirección al ojo es, de
acuerdo con la literatura, una opinión
sostenida por una relativa minoría de los niños
de escuela secundaria*.
Un rasgo importante es la semejanza en los
modelos conceptuales que utilizan niños de
diferentes países y distintos antecedentes. Las
concepciones de los niños sobre la ciencia no
son idiosincrásicas, ni tienen en muchos casos
una dependencia cultural fuerte. Se forman
por
la
experiencia
personal
con
los
fenómenos. En escuelas que tienen alumnos
de un amplio rango de grupos sociales y
étnicos,
los
profesores
probablemente
encontrarán que las ideas de los alumnos
proporcionan una base común para la
construcción de unas buenas relaciones de
trabajo.
Un estudio de Nussbaum y Novak sobre las
concepciones de los niños respecto a la Tierra
en el espacio, reveló un conjunto de cinco
concepciones o, como ellos las denominaron,
<<nociones>>. Progresaban desde la Tierra
como una superficie plana con un marco de
referencia absoluto respecto a arriba y abajo,
pasando por nociones intermedias, hasta la
noción científica de la Tierra como una esfera
y arriba y abajo definidos tomando a la Tierra
como marco de referencia (ver Fig. 1.1). Este
estudio se replicó en Nepal y se identificó la
misma secuencia de concepciones. La figura
1.2 muestra el porcentaje de niños nepalíes
de 12 años que sostenían cada una de esas
cinco nociones. Se compara con el porcentaje
de niños norteamericanos de 8 años. Como
comentan los autores del artículo, <<el dato
destacable para nosotros no es que los niños
nepalíes sean más lentos en la adquisición del
concepto, sino que el desarrollo de estas ideas
*
N. De la T.: Dado que los niveles educativos son
diferentes en los distintos países, a lo largo del texto, y
para facilitar su comprensión, se utilizan en cada caso
los niveles a que esas edades o cursos corresponderían
en el sistema educativo español actual
122
es similar en
diferentes>>.
culturas
tan
ampliamente
La construcción social del conocimiento
Durante los últimos años se ha hecho hincapié
de forma creciente en el proceso de
interacción en el aprendizaje. Se reconoce que
el aprendizaje sobre el mundo no tiene lugar
en un vacío social. Los niños tienen a su
disposición mediante el lenguaje y la cultura
maneras de pensar y formar imágenes. Frases
como, <<cierra la puerta y no dejes que entre
frío>>, o <<está cayendo el rocío>>,
proporcionan, mediante metáforas, formas de
representar aspectos del mundo físico.
Fig. 1.1. Concepciones de los niños respecto
a la Tierra en el espacio.
Fig. I.2. Porcentaje de niños norteamericanos
y nepalíes que sostenían cada una de las
nociones respecto a la Tierra.
El que las ideas de un individuo sean
confirmadas y compartidas por otros, en los
comentarios de clase, desempeña un papel al
dar forma al proceso de construcción del
conocimiento. En el ejemplo siguiente se
invitó a un grupo de niños de 13 años a
desarrollar su modelo para explicar las
propiedades del hielo, el agua y el vapor,
realizando actividades relacionadas con el
cambio de estado. Después de una discusión
inicial en la que los alumnos introdujeron la
idea de moléculas y la adoptaron, un grupo
empezó a prestar atención a la cuestión del
enlace.
A1: ¿El agua se convirtió en hielo? Creo que
probablemente se hace más fuerte el enlace.
A2: Bueno, eso no está demasiado claro,
realmente.
(enfáticamente)
A2: Cuando empieza a enfriarse, no vibran
tanto.
A1: ¡Ah, sí! Cuando se enfrían, el enlace
aumentará así que no serán capaces de
moverse tanto alrededor, esto encaja, ¿no?
A1: El asunto es, en los gases el enlace ha
desaparecido totalmente.
(Nótese aquí la comprobación obvia de la
consistencia. La idea a comprobar parece ser
que, debido a la mayor fuerza del enlace a
menores temperaturas, las moléculas no
serán capaces de vibrar tanto debido a que
están forzadas. Esta idea, sin embargo, sigue
sin resolver la cuestión de cómo se hace más
fuerte el enlace a temperaturas menores,
como indica el comentario del alumno
siguiente)
A2: Entonces ¿cómo es que el enlace aparece
otra vez?
A2:
Si,
perola
cuestión
recuperamos el enlace?
A1: Supongo que funciona al revés, cuando se
le calienta destruye el enlace, cuando se le
enfría, ya sabes, lo reconstruye.
A4: Haciendo que vibren más despacio...
A1: Porque hoy no hicimos un experimento
como ese, en realidad. Estábamos sólo con la
fusión.
A2: No estábamos seguros, quiero decir que
tenemos más o menos claro lo que ocurre al
pasar de sólidos a líquidos y a gases, pero no
de gases a líquidos y a sólidos.
A3: Pero ¿cómo lo reconstruye? ¿con qué lo
reconstruye?
(La cuestión sobre de dónde vienen los
enlaces reconstruidos continúa preocupando al
grup)
A2: Si los átomos están unidos, un átomo no
puede convertirse en un enlace para mantener
a los otros átomos juntos ¿no?
(En ese punto interviene
presente en la clase)
un
observador
E: ¿Cómo os imagináis el enlace?
A4: Como una especie de cuerda entre los
átomos.
A1: No, no es eso. Él (refiriéndose al profeso)
nos habló de magnético, magnetismo. Algún
tipo de fuerza.
A4: Electricidad estática o algo así.
A2: Sí. Eso los mantenía juntos. Y supongo
que si estaba caliente entonces no estaba tan
magnetizado o algo y cuando estaba frío se
magnetizaba más.
(El grupo parece haber adoptado la idea de
que los enlaces se deben a un tipo de fuerza
magnética, y vuelven a considerar cómo
puede
esto
explicar
que
el
enlace
aparentemente cambie cuando se calienta una
sustancia)
A4: Cuando están calientes vibran más, y
rompen el enlace y entonces al final se
convierten en un gas y de ahí no pasan... pero
¿cómo recupera el enlace?
es,
¿cómo
A2: Haciendo más lentas las vibraciones.
(Uno de los alumnos tiene una opinión
diferente en este punto. Sugiere que la fuerza
está presente en todo momento)
A4: Supongo que siempre está presente
pero... si, no ha tenido oportunidad como de
agarrar, agarrarlas, ya sabes y mantenerlas
juntas. Bueno, donde se hace más lenta, ya
sabes, podría dominar el...
A3: Un poco más fácil mantener juntas las
cosas más lentas.
El resultado de esta discusión es un logro
considerable. Los alumnos han reunido su
conocimiento de que las partículas están en
continuo
movimiento
y
de
que
este
movimiento aumenta con la temperatura, con
la idea de que la fuerza entre las partículas
está presente durante todo el tiempo, para
explicar la aparente <<formación y ruptura>>
de enlaces. El ejemplo ilustra claramente
cómo los alumnos, si se les motiva y se les da
la oportunidad, pueden reunir las ideas y las
experiencias previas para hacer avanzar su
conocimiento.
La discusión con sus iguales puede cumplir
una serie de funciones en el proceso de
construcción del conocimiento. Proporciona un
foro en el que ideas previamente implícitas
pueden
hacerse
explícitas
y
quedar
disponibles
para
la
reflexión
y
la
comprobación.. Proporciona una situación en
la que los individuos tienen que clarificar sus
propias nociones en el proceso de discusión
con los otros. También puede proporcionar
una oportunidad para que los individuos
123
construyan sobre las ideas de los demás con
vista a alcanzar una solución.
Howe e al. Han investigado, en una serie de
contextos científicos, en qué medida se
favorece la comprensión conceptual de los
niños respecto a la ciencia mediante la
discusión en grupo. Su trabajo sugiere que el
progreso en la comprensión se consigue
mediante la oportunidad de cada individuo de
reorganizar sus propias ideas al hablar y
escuchar.
Si tienen que dar un sentido a sus
experiencias en las clases de ciencias, los
alumnos necesitan suficientes oportunidades
para hablar y escuchar a los demás. La
atmósfera de aprendizaje no será aquella de
un <<aula ordenada>> con los alumnos
trabajando en silencio; ni los alumnos deberán
estar ocupados en <<hacer>> trabajos
prácticos todo el tiempo. Es probable que las
charlas animadas y las discusiones sean el
distintivo de las clases de ciencias eficaces.
La
naturaleza
de
consecuencias para
aprendizaje.
la
ciencia
y
sus
la enseñanza y el
El modo en que los alumnos construyen las
ideas en ciencias refleja la naturaleza y el
estatus de la ciencia como conocimiento
público; también se construye personal y
socialmente. Las ideas y teorías científicas son
resultado de la interacción de los individuos
con los fenómenos. Pasan luego a través de
un
complejo
proceso
que
implica
la
comunicación y comprobación por parte de las
principales instituciones sociales científicas
antes de ser validadas por la comunidad
científica. Esta dimensión social de la
construcción del conocimiento científico ha
dado como resultado que la comunidad
científica comparta una visión del mundo que
implica conceptos, modelos, convenciones y
procedimientos. Este mundo está habitado por
entidades como átomos, electrones, iones,
fuerzas,
genes
y
especies;
está
provechosamente organizado mediante la
unificación de ideas y procedimientos de
medida y experimentación.
Las ideas científicas, que se construyen y
transmiten a través de las instituciones
científicas culturales y sociales, no serán
descubiertas
por
los
estudiantes
individualmente
mediante
su
propia
investigación empírica: aprender ciencia
implica ser iniciado en la cultura de la ciencia.
Si a los aprendices se les tiene que dar acceso
a los sistemas de conocimiento de la ciencia,
el proceso de construcción del conocimiento
124
debe ir más allá de la investigación empírica
personal. Los aprendices necesitan que se le
conceda el acceso no sólo a experiencias
físicas sino también a los conceptos y modelos
de la ciencia convencional. El reto para los
profesores reside en ayudar a los alumnos a
construir estos modelos por sí mismos, a
apreciar sus campos de aplicación y, dentro
de esos campos, a usarlos. Si la enseñanza
consiste en llevar a los alumnos hacia las
ideas científicas convencionales, entonces la
intervención del profesor es esencial, tanto
para proporcionar pruebas experimentales
adecuadas como para hacer que las ideas y
convenciones teóricas de la comunidad
científica estén a disposición de los alumnos.
La relación entre teoría y datos no es sólo una
importante faceta de la naturaleza de la
ciencia, es también un asunto crítico en el
aprendizaje de la ciencia por los niños. Del
mismo modo que las teorías científicas sirven
para organizar y explicar las observaciones a
la vez que para dar forma al progreso futuro
en ciencia, las ideas de los niños sobre los
fenómenos naturales desempeñan un papel
organizativo en su construcción de nuevos
conocimientos y en su interpretación de nueva
información.
Es importante para los alumnos saber cómo se
desarrollan y evalúan las ideas científicas por
una serie de rezones: para que puedan
apreciar la importancia de compartir y revisar
las ideas; para que puedan apreciar el
carácter <<provisional>> de las ideas
científicas; y para que adquieran confianza al
ensayar y comprobar ideas. Estas metas
contrastan con las perspectivas que están
implícitas en los enfoques de enseñanza que
plantean el conocimiento científico como algo
<<objetivo>>, no problemático y fijo –la
imagen que surge a menudo en los libros de
texto o en las clases formales- o con los que
presentan la ciencia como algo que se
<<descubre>>
mediante
investigaciones
empíricas individuales, una perspectiva que
está implícita en los enfoques de proceso
ingenuos o en los métodos de aprendizaje por
descubrimiento para la enseñanza de las
ciencias.
Las aulas escolares enfrentan a menudo a los
estudiantes con imágenes del conocimiento
científico como un conocimiento impersonal y
sin valores. Esto puede deberse al uso de
ciertas herramientas lingüísticas de la ciencia
que sirven para mantener a los alumnos <<a
cierta distancia>> de la ciencia que se les
enseña. Al insistir en hablar del conocimiento
científico y las actividades del aula en tercera
persona, y al eliminar la personificación y el
lenguaje coloquial la ciencia se puede
presentar como algo remoto, difícil y
autorizado.
El
pensamiento
científico
fácilmente se puede presentar como un tipo
especial
de
pensamiento
que
es
fundamentalmente diferente del razonamiento
de sentido común, y puede ser percibido, por
tanto, por muchos alumnos como inaccesible.
La enseñanza y el aprendizaje basados en el
interés por construir ideas exige de los niños
no
solamente
<<hacer>>
trabajo
de
laboratorio, sino también pensar sobre cómo
se relacionan sus investigaciones con las ideas
que están desarrollando. Los niños necesitan
ser conscientes de la gama de ideas diferentes
que pueden tener sus compañeros para
explicar los mismos fenómenos y deben
desarrollar el hábito de evaluar estas
explicaciones.
Cuando los niños observan fenómenos, el
sentido que les dan estará influido por las
ideas que ya tienen. Los niños centrarán sus
observaciones en lo que perciban como
factores importantes (que pueden ser o no los
que ha identificado el profesor). Muchos
alumnos no sabe qué finalidad tiene la
actividad práctica, piensan que <<hacen
experimentos>> en la escuela para ver si algo
funciona, más que para reflexionar sobre
cómo
una
teoría
puede
explicar
las
observaciones. Hay razones para <<dejar
entrar a los aprendices en el secreto>> de por
qué se les pide que hagan diferentes tipos de
trabajos prácticos en la escuela. En lugar de
verse a sí mismos como receptores pasivos de
información, los alumnos necesitan verse
activamente implicados en la construcción de
significados aportando sus ideas previas para
relacionarlas con las nuevas situaciones.
La experiencia en sí mismo no es suficiente.
Es el sentido que los estudiantes le den lo que
importa. Si lo que los estudiantes entienden
debe variar en la dirección de lo que la ciencia
acepta, entonces es esencial la negociación
con una autoridad, normalmente el profesor.
Enseñar desde esta perspectiva es también un
proceso de aprendizaje: una característica del
profesor que trabaja teniendo presentes las
ideas de los niños es la habilidad para
escuchar el sentido que los alumnos están
dando a sus experiencias de aprendizaje y
responder de forma que afronten ese sentido.
La enseñanza de las ciencias teniendo
presentes las ideas de los niños
Cuando están planificando y desarrollando la
enseñanza, los profesores tienen que ser
conscientes de las ideas que ya tienen los
alumnos, de las metas de la enseñanza y
también de la naturaleza de cualquier
diferencia entre ambos aspectos. El cómo
puede resultar en la práctica este método se
ilustra con ejemplos sobre la enseñanza de
dos temas, <<disolución y fusión>> y
<<oxidación>>.
Un ejemplo para la enseñanza y aprendizaje
sobre disolución y fusión
La profesora de una clase de 1er. curso de
secundaria ha terminado una unidad de
trabajo sobre <<disolución>> y tiene que
seguir la continuación con <<cambio de
estado>>. Durante el trabajo con las
disoluciones, la profesora se ha dado cuenta
de que los alumnos usan los términos
<<fusión>> y <<disolución>> de forma
intercambiable. Esto no le sorprendió porque
ya se había enfrentado antes con el problema,
tanto en la enseñanza previa como en sus
lecturas sobre la comprensión de la materia
por parte de los niños. Decidió averiguar hasta
donde llegaba la confusión planteando a sus
alumnos una actividad que implicaba el uso de
tarjetas para clasificar. En las tarjetas había
frase como: <<jabón en el agua del baño>>;
<<un caramelo de menta extra fuerte en la
boca>>; <<un cubito de hielo sobre la mesa
de la cocina>>.
Los
alumnos
trabajaron
por
parejas,
separaron el juego de 20 tarjetas en dos
montones <<se funde>> y <<se disuelve>>.
Luego la profesora recogió las respuestas de
cada pareja en una tabla en la pizarra.
Analizando esta tabla de información y
pidiendo a los alumnos que justificaran sus
elecciones la profesora fue capaz de <<sacar
a la luz>> una parte de las ideas de los
alumnos en esta área y de presentar la
distinción científica entre disolución y fusión.
Los alumnos pudieron aprender entonces a
asociar a cada proceso el término adecuado y
en lecciones posteriores se enorgullecían de
no confundirlos.
Este breve episodio sirve como ejemplo de un
intento
de
enseñar
ciencias
teniendo
presentes las ideas de los niños. La profesora
ideó una actividad que respondía directamente
a un aspecto del aprendizaje de sus alumnos;
permitía obtener ideas sobre su pensamiento;
era útil en el desarrollo en el desarrollo de la
125
comprensión de los alumnos. Además, la
actividad de clasificar tarjetas yla posterior
discusión les gustaron mucho.
Se les pregunta <<¿Cuáles de estos son
seres vivos? ¿animales? ¿plantas?>>.
•
Predecir y explicar. Se pregunta a los
alumnos <<¿Flotará una patata en el
agua?>> <<¿Flotará la manzana en el
agua?>> Se les pide que expliquen sus
predicciones y las pongan a prueba.
•
Experimentos prácticos. Los alumnos
utilizan una <<bola>> en un canal de
plástico. Pueden utilizar cualquier cosa que
necesiten para poner a rodar la bola, y se
les pide que la hagan rodar (a) con
velocidad fija y (b) con un movimiento
acelerado. Se les pide que hagan
mediciones para probar que han logrado
los dos tipos de movimiento y que estén
preparados para demostrar sus ideas.
Comprobación de las ideas de los niños
Para explorar las ideas de los niños sobre
aspectos científicos se puede utilizar una gran
variedad de técnicas. Todos los ejemplos
siguientes han sido ensayados con éxito en las
clases de ciencias.
•
Expresiones escritas. Se pide a los
alumnos que escriban cinco expresiones
que incluyan la palabra <<energía>>.
Escriben sus frases en trozos de cartulina
y luego reúnen sus ideas en pequeños
grupos. Cada grupo organiza todas sus
expresiones y las clasifica de acuerdo con
sus propios criterios. (Por ejemplo,
expresiones relacionadas con movimiento,
comida o combustibles) Presentan sus
ideas al resto de la clase.
•
Carteles. Se pide a los alumnos que hagan
carteles para responder a la pregunta
<<¿Cómo se alimentan las plantas?>>.
Discuten en grupos pequeños y hacen un
cartel para resumir sus ideas. Se preparan
para dar un informe al resto de la clase.
•
Tarjetas para clasificar. Se dan a los
alumnos tarjetas que muestran ejemplos
de disolución y ejemplos de fusión. Se les
pide que clasifiquen las tarjetas en dos
grupos:
<<se
disuelve>>
y
<<se
funde>>.
•
•
Experimentos mentales. Se plantean a los
alumnos problemas del tipo, <<Suelto una
piedra que tengo en la mano. Cae. ¿Por
qué?>> o <<Estoy en la superficie de la
Luna y suelto una piedra que tengo en la
mano. ¿Qué sucede? ¿Por qué?>>. Se les
pide que discutan las preguntas en grupos
pequeños y se preparen para dar un
informe al resto de la clase.
Diseñar y hacer. Se pide a los alumnos
que utilicen los materiales que quieran
para mantener el agua de un vaso de
precipitados tan caliente como sea posible
durante tanto tiempo como sea posible.
•
Explicar. Se pregunta a los alumnos
<<¿Qué causa el día y la noche?>>.
Piensan sobre ello y escriben su
explicación. Pueden utilizar diagramas si lo
desean.
•
Lista de control/cuestionario. Se dan a los
alumnos dibujos de objetos y seres vivos.
126
Esta lista no es en absoluto completa. Una vez
que el profesor adquiere experiencia en
someter a prueba la comprensión que tienen
los alumnos rápidamente le resulta evidente
que
en
la
enseñanza
hay
muchas
oportunidades para descubrir qué están
pensando los niños, ya sea mediante los tipos
de actividades señaladas anteriormente o
simplemente poniendo más cuidado al hacer
preguntas y escuchar. Poner a prueba las
ideas de los alumnos no se limita al inicio de
la enseñanza, puede ser una parte integral y
continua de la actividad del aula y puede ser
el fin principal de algunas actividades.
Respuesta a las ideas de los niños
El descubrir cómo piensan los niños respecto a
los diversos temas tratados en la clase de
ciencias puede ser muy interesante.
No es, sin embargo, el final de la historia. Los
profesores
de
ciencias
tienen
la
responsabilidad de iniciar a sus alumnos en la
visión del mundo científicamente aceptada.
Por tanto, surge la cuestión de cómo podría
planear el profesor la ayuda a los alumnos
para que vayan desde los puntos de partida
identificados
hacia
la
meta
final
del
aprendizaje que es llegar al punto de vista
científico.
Lo primero que hay que hacer es considerar la
naturaleza de cualquier diferencia que exista
entre el pensamiento predominante en los
niños y el punto de vista científico. Existen
varias
posibilidades
y,
por
tanto,
el
aprendizaje de la ciencia podría implicar:
•
Desarrollo de las ideas existentes. Por
ejemplo, desde <<las cuerdas de la
guitarra y los címbalos vibran para
producir sonidos>> (donde las vibraciones
son obvias) hasta <<el aire en un simple
silbato vibra para producir sonidos>>
(donde las vibraciones no son obvias).
•
Diferenciación de las ideas existentes. Por
ejemplo, reconocimiento de que la
disolución y la fusión son procesos
absolutamente diferentes.
•
Integración de las ideas existentes. Por
ejemplo, reunión de las ideas sobre los
materiales y sobre los seres vivos para
explicar el ciclo de la materia en un
contexto biológico.
•
Cambio de las ideas existentes. Por
ejemplo, la progresión desde pensar que
las pajas de bebida funcionan por succión,
a pensar en términos de presión
atmosférica.
•
Introducción
de
nuevas
ideas.
Por
ejemplo, el aprendizaje sobre el modelo
corpuscular de la materia, o el pensar en
el rozamiento como una fuerza.
Una vez que el profesor ha identificado la
naturaleza de las diferencias entre las ideas
de los alumnos y el punto de vista científico se
hace más fácil planificar actividades que
apoyen el aprendizaje que se pretende. Así,
en el primer ejemplo con que comenzamos, la
profesora se dio cuenta de que sus alumnos
no diferenciaban entre disolución y fusión y
planteó la actividad de la clasificación de
tarjetas para dirigirse directamente a ese
problema.
En situaciones en que el punto de vista
científico es contrario a las ideas que tienen
los niños podría esperarse que el aprendizaje
resultara más problemático. A menudo se da
ese caso. Por ejemplo, los alumnos tienen con
frecuencia dificultades para aceptar la primera
Ley de Newton para el movimiento. La visión
newtoniana de que para mantener un
movimiento uniforme es necesario que no
exista fuerza resultante es totalmente opuesta
a la experiencia diaria con sistemas afectados
por el rozamiento, en los que para mantener
el movimiento se necesita un empuje
uniforme. La enseñanza en esta área
necesitará reconocer la diferencia fundamental
de perspectiva. Se necesitará tiempo para que
los alumnos acepten la visión newtoniana y la
actividad práctica en sí misma no es
suficiente.
Un ejemplo para la enseñanza y el aprendizaje
sobre la oxidación
Un profesor planeó y puso en práctica una
forma de enseñar la oxidación que reconoce
explícitamente los puntos de partida de los
alumnos
y
trabaja
buscando
unos
determinados fines de aprendizaje.
Una clase de 2º curso de secundaria estaba
trabajando sobre <<cambios químicos>> e
iba a empezar con una sección sobre <<la
oxidación>>. El profesor decidió que sus
alumnos seguramente tenían una amplia
experiencia respecto al fenómeno de la
oxidación y probablemente tendrían algunas
ideas sobre qué lo causa. Por tanto decidió
empezar la nueva sección tratando de
establecer cuáles podrían ser esas ideas que
ya tenían.
Dos semanas antes de las clases, justo antes
de las vacaciones de mitad de trimestre, dio a
cada alumno un brillante y reluciente clavo de
hierro. Los alumnos recibieron instrucciones
para llevar el clavo a casa y <<ponerlo en un
sitio donde tu creas que se oxidará mucho>>.
Además, se les pidió que contestaran por
escrito a estas preguntas.
•
¿Dónde pusiste el clavo?
•
¿Qué le ocurre a ese sitio para que lo
pusieras allí?
•
¿Por qué crees que eso hará que el clavo
se oxide?
•
¿Qué crees que es el óxido?
Después de dos semanas los alumnos
devolvieron los clavos y montaron una
exposición a lo largo de la pared lateral del
laboratorio. Se colocaron los clavos y se
situaron por orden desde el más oxidado al
menos oxidado.
La exposición tenía al menos dos propósitos.
Proporcionaba al profesor gran cantidad de
información sobre las ideas de sus alumnos
respecto a la oxidación y también ofrecía
datos fácilmente disponibles respecto a las
condiciones necesarias para la oxidación.
Prácticamente todos los alumnos pensaban
que se necesitaba agua para la oxidación y,
por tanto, colocaron el clavo en condiciones
de humedad. Además algunos mencionaban la
necesidad de aire, otros pensaban que el
<<frío>> ayudaba a la oxidación. Unos pocos
se referían a la acción de la sal, otros
pensaban que los ácidos podrían ayudar.
Algunos sugerían que el óxido era como un
<<moho>>.
127
El profesor estableció unas metas de
aprendizaje amplias respecto al tema de la
oxidación. Esperaba que al final de las clases
todos sus alumnos apreciaran que:
•
el aire y el agua son factores esenciales
para que se produzca la oxidación
•
el proceso de oxidación es un ejemplo de
cambio químico.
Al observar las ideas de sus alumnos en la
exposición de clavos, el profesor reconoció
que el considerar el agua como un factor
esencial para la oxidación no era probable que
presentara problemas a los alumnos, mientras
que la necesidad de aire no era tan obvia. Se
dio cuenta también de que la mayoría de los
alumnos no habían relacionado la oxidación
con su trabajo general sobre cambios
químicos.
El profesor organizó grupos de alumnos para
llevar a cabo experimentos controlados para
comprobar los diversos factores que ellos
habían sugerido como esenciales para
oxidación. Un grupo hizo pruebas para ver si
era necesaria el agua para que se produjera la
oxidación, otro para ver si era necesaria la
sal, etc. A partir de los resultados de estas
investigaciones se establecieron los factores
necesarios para la oxidación.
El profesor recordó entonces a los alumnos el
trabajo previo sobre el cambio químico,
estableciendo
paralelismos
con
sus
observaciones sobre la oxidación. La discusión
de clase se centró en saber de dónde venía el
óxido y finalmente se llegó al acuerdo de que
era una nueva sustancia formada sobre el
exterior del clavo. Esta fue una clase
interesante porque algunos alumnos sostenían
que el óxido debía estar ya bajo la superficie
del clavo, y que simplemente se mostraba
durante la oxidación. El profesor ayudó a los
alumnos a estudiar esta opinión serrando un
clavo oxidado y haciendo circular los trozos
por la clase. La visión del brillante y reluciente
metal supuso realmente un impacto para los
alumnos: el óxido estaba claramente sobre el
exterior del clavo. El profesor trabajó sobre
esas ideas explicando que la oxidación es un
cambio químico durante el cual el hierro del
clavo se combina con el oxígeno del aire, en
presencia de agua, para formar óxido Después
de una posterior discusión, los miembros de la
clase tuvieron que volver a la exposición de
clavos y utilizar sus nuevas ideas, sobre la
oxidación como cambio químico, para explicar
las diferencias que podían observarse.
128
Un comentario sobre la continuidad y la
progresión
El enseñar ciencias teniendo en mente las
ideas de los niños se apoya en una cuidadosa
planificación en la que se diseñe la
continuidad del currículum para conseguir la
progresión en esas ideas.
El término <<progresión>> se aplica a algo
que sucede dentro de la cabeza de quien
aprende: al pensar sobre experiencias e ideas,
los niños desarrollan sus ideas. Algunos
aspectos
de
este
aprendizaje
pueden
producirse bastante rápida y fácilmente,
mientras que otros se producen a pasos muy
cortos, con dificultades y a lo largo de una
serie de años.
La continuidad, por otra parte, es algo
organizado por el profesor: describe la
relación entre las experiencias, actividades e
ideas que los alumnos encuentran durante un
período de tiempo, en un currículum que está
estructurado para apoyar el aprendizaje. La
continuidad curricular no puede garantizar la
progresión. Su función es estructurar las ideas
y experiencias para los alumnos en una forma
que les ayudará a hacer avanzar su
comprensión
conceptual
en
términos
científicos.
Al diseñar un currículum de ciencias, como al
diseñar una clase, es importante tener
presentes los puntos de partida de los niños
así como las metas de aprendizaje científico
que se intentan alcanzar. Se puede ilustrar
esto en relación con la enseñanza sobre la
nutrición de las plantas, la fotosíntesis, la
respiración y la descomposición, el ciclo de la
materia y el flujo de energía en los
ecosistemas.
Varios estudios han aclarado los problemas
que tienen los estudiantes para dar sentido al
papel de la nutrición de las plantas en la
fotosíntesis, al papel de la fotosíntesis en el
ciclo de la materia y al del flujo de energía en
los ecosistemas. En particular, los alumnos
tienden a usar analogías con la alimentación
animal para explicar la nutrición de las
plantas, considerando las raíces como órganos
para <<ingerir alimentos>> a partir del suelo.
Muchos alumnos piensan también que el gas
dióxido
de
carbono
y
el
agua
son
<<alimento>> para las plantas, puesto que
<<se ingieren>>. Un problema en el
aprendizaje sobre la nutrición de las plantas
es el significado específico que tiene la palabra
<<alimento>> en ciencias, puesto que es
diferente de su significado cotidiano. Para
muchos de los alumnos de hasta 16 años, las
ideas sobre el papel de los <<alimentos>>
tanto en plantas como en animales pueden no
ir más allá de una idea de <<ayuda>> para
procesos
como
el
crecimiento
y
el
movimiento. La idea de los alimentos como un
substrato para la respiración, dando como
resultado que la energía esté disponible para
los procesos vitales, no es evidente en la
mayoría de los alumnos de 16 años. La
mayoría de los alumnos en los niveles de
Primaria (Key Stages 1 y 2**), también un
número significativo de alumnos de más edad,
piensan que la materia puede <<aparecer>>
y <<desaparecer>> en procesos como la
descomposición.
Al planificar la enseñanza, es útil para los
profesores pensar en términos de ayudar a los
alumnos a dar una serie de <<pequeños
pasos>> tiene que intervenir lo que se sabe
sobre la progresión en la comprensión de los
niños. Sin embargo, es importante, tener
presente que algunos de estos <<pequeños
pasos>> pueden, en sí mismos, plantear
dificultades a los estudiantes. Por ejemplo, el
pasar desde una visión de la materia en la que
las cosas pueden aparecer y desaparecer a la
idea de que la materia se conserva no es un
paso trivial.
Los profesores no deben sentirse obligados a
llevar las explicaciones demasiado lejos con
los alumnos más pequeños. El propósito de los
fragmentos concretos de enseñanza es ayudar
a los alumnos a dar pequeños pasos en
dirección a una mayor comprensión.
**
Nota de la T.: Se refiere a los exámenes oficiales
que los alumnos realizan a las edades de 7 y 11 años.
129
LAS IDEAS DE LOS NIÑOS
SOBRE LA VIDA Y LOS
PROCESOS VITALES
LOS SERES VIVOS
El concepto de <<vivo>>
La investigación sobre las ideas de los niños
respecto a lo <<vivo>> se ha venido
desarrollando desde los años 20. Sin
embargo, se puede definir lo <<vivo>>
contrastando los seres vivos bien con objetos
inanimados o bien con organismos muertos y
estas alternativas no siempre se han
diferenciado en la investigación.
Los primeros estudios sobre las ideas de los
niños respecto a lo <<vivo>> fueron
desarrollados por Piaget que observó que los
niños tienden a considerar muchos objetos
inanimados
como
capaces
de
tener
sensaciones, emociones e intenciones. Él
llamó a esta visión <<animismo>>. Los niños
pequeños dicen que cosas como el sol, los
coches, el viento, los relojes y los fuegos
<<saben donde están>> y podrían <<sentir
un pinchazo>>. Cuando se les pregunta qué
está vivo y qué no, consideran estos mismos
objetos como vivos. Piaget mostró que los
niños de menos de diez años tienden a
interpretar los fenómenos físicos en términos
de intención por parte de los objetos
inanimados, diciendo, por ejemplo, <<el sol
está caliente porque quiere calentar a la
gente>>. Identificaba cinco estadios en el
desarrollo del <<concepto de vida>> en los
niños:
•
Estadio 0 (0-5 años): Sin concepto.
•
Estadio 1 (6-7 años): Se consideran vivas
las cosas que tienen cualquier tipo de
actividad, incluyendo el caer o hacer ruido.
•
Estadio 2 (8-9 años): Se consideran vivas
todas las cosas que se mueven, y sólo
esas.
•
Estadio 3 (9-11 años): Se consideran
vivas las cosas que parecen moverse por
sí mismas, incluidos los ríos y el sol.
•
Estadio 4 (a partir de 11 años): Concepto
adulto: sólo se consideran vivos los
animales, o se consideran vivos animales
y plantas.
Carey sugiere que la progresión en el
concepto de <<vivo>> está unida al marco
130
conceptual que está desarrollando el niño
sobre los procesos biológicos, dado que los
niños pequeños (4-7 años) tienen pocos
conocimientos biológicos, pero hay un
aumento señalado entre los 9 y 10 años. Los
niños de menos edad, por tanto, explican las
funciones corporales de los seres vivos y la
actividad de los objetos inanimados utilizando
una
<<psicología
ingenua>>
del
comportamiento
humano
en
lugar
de
conceptos
de
función
biológica.
Esta
<<psicología ingenua>> se caracteriza por el
razonamiento causal intencional en las
explicaciones del niño, por ejemplo: <<las
espinacas hacen fuerte a Popeye porque le
gustan>>, <<el sol luce para mantenernos
calientes>>. A medida que aumenta el
conocimiento biológico del niño, la idea de
función
biológica
se
desarrolla
independientemente
de
la
causalidad
intencional humana y el razonamiento
animista se debilita.
El trabajo de Piaget provocó una serie de
nuevos estudios, en diversos países y
culturas, y una amplia literatura sobre el
animismo en la infancia. En 1969 Looft y Bartz
revisaron la literatura y de ella surge que las
nociones animistas están presentes en
poblaciones de todos los rangos de edad y con
grandes diferencias culturales. Un estudio
reciente de Inagki y Hatano sugiere que los
niños pequeños utilizan el animismo de forma
metafórica como modelo para explicar los
fenómenos, en lugar de creer que los objetos
inanimados razonan como los seres humanos.
Las palabras <<vivo>> y <<vida>> pueden
etiquetar conceptos diferentes. Klingber, al
que se referían Looft y Bartz, encontró que la
pregunta ¿Está vivo (un cierto objeto)? Daba
lugar a respuestas diferentes que la pregunta
¿Tiene vida? Estas distinciones semánticas no
siempre han sido reconocidas al diseñar las
investigaciones y han dado lugar a muchas
discusiones sobre su efecto en los resultados.
La investigación en los años 70 intentó
ahondar en los criterios biológicos que utilizan
los niños para decidir si algo está vivo.
Smeets encontró que los niños de 11 años
utilizaban palabras biológicas en los criterios
para considerar vivas a las cosas, pero no
distinguían los significados de estas palabras
de los de otras palabras similares. Por
ejemplo, la mayoría de los niños parecía
considerar
idénticas
en
significado
las
siguientes parejas de palabras: destrucción y
muerte, visión y conocimiento, contacto y
sensación, presencia de orejas y oído,
producción de sonido y habla, expansión y
crecimiento.
Looft informa de que aunque entre 59 niños
de 7 años 39 clasificaron correctamente como
vivos o no vivos 16 ítems, esta habilidad no
indica un control biológico de las implicaciones
del concepto de vida. Más de la mitad de los
39 entendieron la necesidad de nutrición, pero
pocos aplicaron un concepto de respiración o
de reproducción para definir a los seres vivos,
incluso cuando se les plantearon cuestiones
como, ¿Respira o necesita aire una rana?>>
biología. Arnold y Simpson recomiendan
centrarse en la unidad de los seres vivos
mediante la atención a sus características.
Leach et al. Confirman estos resultados. Estos
investigadores encontraron que a algunos
niños pequeños no les resultaba familiar la
palabra <<vivo>> (alive). Cuando reconocían
la palabra, la mayoría de los niños de esa
edad, y muchos hasta los 11 años, no
consideraban que las plantas estuvieran vivas.
Bell (antes Stead) ha señalado que palabras
de
uso
habitual
como
<<vivo>>,
<<muerto>> y <<animal>> pueden ser
usadas por parte de personas diferentes para
referirse a conceptos diferentes. Encontró que
todos los componentes de su muestra que
tenían entre 9 y 15 años, excepto uno,
utilizaban
características
de
la
vida
biológicamente aceptadas para justificar su
clasificación de los ejemplos como seres vivos.
Muchos utilizaban una combinación de estos
atributos. Sin embargo, informa de que sólo
cinco de los treinta y dos alumnos tenía un
concepto de ser vivo similar al de un biólogo,
a pesar de los cuatro años de enseñanza
formal de biología. La mayoría de los niños
sobreentendían el concepto científicamente
aceptado de ser vivo: consideraban como
vivos el fuego, las nubes, el sol, una vela, un
río y un coche. Eso normalmente era el
resultado de utilizar solamente uno o unos
pocos atributos críticos; por ejemplo, <<Una
nube está viva porque se mueve>>. Algunos
alumnos consideraban que un ítem como por
ejemplo una bicicleta podía estar viva unas
veces y otras no. Muchos alumnos reconocían
que estaban inseguros de sus clasificaciones.
Los resultados de Stavy y Wax, en un estudio
con niños de 5 a 16 años en Israel, son
similares. Encontraron que casi todos los
niños reconocían los ejemplos de animales
como vivos, pero sólo el 30 por 100 de los de
6 años y entre el 70 y el 80 por 100 de los
comprendidos
entre
12
y
15
años
consideraban vivas a plantas concretas. Casi
todos los niños atribuían crecimiento a las
plantas pero aparentemente no consideraban
esto como un prerrequisito para la vida: el
100 por 100 de los que tenían entre 8 y 11
años dijeron que las plantas crecían pero sólo
el 69 por 100 de ellos consideraron las plantas
como vivas: Stavy y Wax atribuyen sus
resultados en parte al lenguaje hebreo, donde
la palabra para decir <<vida>> es similar a la
palabra para decir <<animal>>, pero no a la
palabra para decir <<planta>>. También las
palabras para decir <<crecimiento>> y
<<muerte>> en animales son diferentes a las
aplicadas a las plantas.
Arnold y Simpson investigaron el concepto de
ser vivo entre alumnos escoceses de 10 a 15
años, entre los que unos estudiaban biología y
otros no. Todos los alumnos podían utilizar el
término <<seres vivos>> dentro del contexto
y podían dar ejemplos apropiados, pero al
clasificar dieciocho ejemplos de seres vivos y
no vivos no había una mejora estable entre
los 10 y los 15 años, y los alumnos con
certificado de secundaria sin biología actuaron
mejor que los alumnos de biología. De los
alumnos de 15 años sin certificado (logros
más bajos), el 28 por 100 incluyó como ser
vivo al menos uno de los siguientes: fuego,
leche, agua, nube, energía, coche. Sólo el 9
por 100 clasificó correctamente los 18 ítem.
Los cuatro atributos más comunes elegidos
para identificar a los seres vivos eran
comer/beber, moverse/andar, respirar, crecer.
Sólo el 36 por 100 de los sujetos de 14 a 15
años incluyeron la respiración como criterio de
vida aunque muchos habían estudiado
Tamir et al. Estudiando a 414 alumnos
israelíes de entre 8 y 14 años, encontraron
también que no había diferencia significativa
con la edad en la habilidad de los niños para
clasificar dieciséis imágenes como seres vivos
o no vivos. Más del 99 por 100 de los niños
clasificó como seres vivos todos los dibujos de
animales y el 82 por 100 de las respuestas
clasificaron correctamente como seres vivos
las ilustraciones de plantas, considerando
vivos con menos frecuencia a los árboles y al
champiñón que a las plantas herbáceas.
Además, el 80 por 100 de las respuestas
clasificaba los ejemplos inanimados como no
vivos, siendo consideradas como vivas con
más frecuencia las cosas naturales como el sol
o un río que los objetos hechos por el hombre.
(En total, un 20 por 100 de las respuestas a
los ítems eran incorrectas y esto puede
representar mucho más de un 20 por 100 de
niños que clasificaban incorrectamente al
menos un ítem.) Las respuestas sobre
embriones eran interesantes: sólo la mitad de
los niños consideró que los huevos estaban
vivos mientras que un 60 por 100 consideraba
vivas las semillas.
131
En los criterios que daban para clasificar los
ejemplos resultaba evidente una progresión
entre los estudiantes más jóvenes y los de
más edad. En conjunto, los criterios más
comunes como indicadores de vida eran el
movimiento
para
los
animales,
y
el
crecimiento y el desarrollo para las plantas y
embriones. En torno a la mitad de las razones
se basaban en procesos vitales, poniendo los
niños de más edad más énfasis en los
procesos biológicos y menos en la utilidad
para el hombre. La mayoría de los niños que
clasificaban como vivos ítems inanimados
creían que tenían un tipo de vida diferente y
alrededor de la mitad pensaba que las plantas
tienen un tipo de vida diferente de la de los
animales. Las diferencias se relacionaban con
supuestas
diferencia
en
movimiento,
sensación y conciencia.
Lucas, Linke y Sedgwick utilizaron un objeto
no familiar, en una fotografía, para lograr
obtener los conceptos de vida de casi mil
niños australianos con edades comprendidas
entre los 6 y los 14 años. El objeto era en
realidad un trozo de masa de pan fotografiada
sobre un fondo de arena y se pidió a los niños
que escribieran cómo podrían averiguar si el
objeto estaba vivo, con claves respecto a
cómo actuar: ¿qué buscarías? ¿qué le harías?
¿qué
haría
él?
La
respuesta
más
abrumadoramente extendida (86-100 por 100
según la edad) era en términos de
comportamiento del objeto. La conducta que
eligieron la mayoría de los niños era algún
tipo de movimiento, aumentando esta
respuesta a lo largo de primaria y
disminuyendo en los primeros años de
secundaria. Sin embargo, el análisis de los
rangos de respuestas de los niños reveló que
incluso las ideas de vida de los niños
pequeños se basan en algo más que en el
movimiento. Niños de todos los niveles
aplicaron una variedad de criterios y pidieron
el consejo de expertos. En todos los niveles
más del 40 por 100 de los alumnos sugería un
criterio basado en la estructura externa. Una
proporción creciente de los alumnos de cursos
superiores utilizaban un aspecto de la
estructura interna, como la sangre o las
células; una proporción considerable utilizaba
funciones fisiológicas, como el latido cardíaco
o la respiración.
Brumby estudió las percepciones del concepto
de vida en 52 estudiantes de biología
británicos.
Planteó
cuatro
problemas
diferentes, uno de los cuales era similar al de
Lucas et al. El material que utilizaba como
estímulo era una piedra alterada por la
atmósfera, en lugar de una fotografía y sus
132
otras preguntas se referían a si el fuego está
vivo, a las pruebas de vida en Marte y a
explicar la expresión <<la red de la vida>>.
La mayoría de los estudiantes se referían a los
criterios utilizados por los niños pequeños,
tales como crecimiento y movimiento. Las
siete características de la vida (movimiento,
respiración,
sensibilidad,
crecimiento,
reproducción,
excreción
y
nutrición)
dominaban
sus
explicaciones
pero
se
aplicaban de forma no sofisticada y sin
referencia a principios de experimentación
científica, lo que sugería que las siete
características se habían aprendido de
memoria.
Algunas
respuestas
incluían
referencias a células o compuestos químicos
orgánicos, pero apenas hubo mención a
moléculas autorreplicantes. Brumby sugiere
que el <<aprendizaje>> de <<hechos>>
fragmentarios, al convertirse en estudiantes
superiores, había dominado a la curiosidad y
asombro de los niños y había contribuido poco
a la comprensión.
Debe
señalarse
que
una
serie
de
investigadores consideran simplista la noción
de que los niños clasifican los objetos como
vivos o no mediante el uso sistemático de
creiterios. Carey e Inagki y Hatano sugieren
que factores como el movimiento pueden
llevar a los niños a considerar un objeto como
vivo porque tienen a comparar los objetos que
no les son familiares con los objetos que
saben que están vivos o que no lo están.
Sugieren que es más probable que al tomar
sus
decisiones
los
niños
recurran
al
conocimiento de un adulto experto que a un
criterio biológico determinado.
Los niños atribuyen a menudo características
humanas,
pensamientos,
emociones
e
intenciones a cosas no humanas. No siempre
está claro si los que dan respuestas
antropomórficas de este tipo creen que otros
organismos u objetos piensan realmente como
los
humanos
o
si
están
hablando
metafóricamente.
Inagaki y Hatano señalan que los niños
distinguen a las personas de otros seres vivos
y no aceptan fácilmente que los humanos son
una clase de animal. Sin embargo, parecen
reconocer grados de semejanza entre los
humanos y otras cosas.
Una serie de estudios revisados por Carey,
sobre el concepto de muerte en los niños ha
sugerido
que
progresan
hacia
una
conceptualización biológica intuitiva a la edad
de 9 ó 10 años. Muestran que los niños
pequeños consideran la muerte en términos
de experiencia humana, relacionándola con las
nociones de dormir y marcharse, de
separación y castigo y no viéndola como
definitiva ni inevitable. En torno a los 9 ó 10
años, parece que los niños empiezan a
entender la muerte como un proceso biológico
inevitable, en el que el cuerpo deja de
funcionar.
Un estudio de Sequeira y Freitas mostró la
estabilidad de los conceptos de muerte y
descomposición en los niños portugueses de
escuela primaria, incluso después de la
enseñanza. Estos niños tendían a conceptuar
la muerte en términos de un modelo animal o
humano, refiriéndose al cansancio del cuerpo,
o a la parada de órganos humanos o
animales, principalmente el corazón. Algunos
niños tendían a definir la muerte usando un
método teológico o una referencia a causas
afectivas como tristeza o falta de amigos. Las
explicaciones basadas en las células sólo se
encontraron a los 12-13 años y entre éstos
sólo en un 40 por 100 de las respuestas.
Pocos niños consideraban la muerte con
relación a todos los organismos vivos.
El concepto <<animal>>
Carey señala que niños muy pequeños
parecen tener un concepto de <<animal>>
que no incluye objetos inanimados, aunque el
concepto es diferente del de un adulto. Leach
et al., sin embargo, encontraron algunos
alumnos de escuela infantil que desconocían la
palabra <<animal>>.
Stead (Bell) y sus colegas informan de que
para muchos estudiantes sólo son animales
los grandes mamíferos terrestres, como los
que se encuentran de mascota, en las granjas
o en los zoos: su rango de ejemplos de
animales es más restringido que el de un
científico. Encontró que de treinta y nueve
alumnos de 15 años, sólo cuatro clasificaron
dibujos de animales y no animales como lo
haría un biólogo. Aproximadamente, sólo la
mitad de los alumnos clasificaron como
animales un pez, un chico, una rana, un
caracol, una serpiente y una ballena. Las
razones para identificar algo como animal
incluían: cuatro patas, gran tamaño, vivir en
tierra, pelo y producción de sonido. Alrededor
de la mitad de los niños utilizaron los atributos
que sirven de criterio para distinguir a los
seres vivos para clasificar los ítems como
animales. No parecían reconocer que estos
atributos no distinguen a los animales de
otros seres vivos. Algunos mencionaban la
alimentación, pero simplemente como un
atributo de los seres vivos, en lugar de poner
énfasis en la naturaleza heterotrófica de la
alimentación animal. La comprensión de la
palabra <<animal>> por parte de alumnos,
estudiantes universitarios y profesores llevaba
a las respuestas que se muestran en la Tabla
1.1 y en la Figura 1.1.
Bell y Barker informan de que la enseñanza
tradicional sobre consumidores y sobre los
animales como consumidores no afectó de
forma apreciable a la comprensión de ambos
conceptos por parte de los alumnos. Los
alumnos tendían a creer que sólo son
consumidores los grandes mamíferos. Sin
embargo, las actividades de enseñanza
dirigidas a extender el concepto de animal
tuvieron éxito. A una clase paralela de
alumnos se le enseñó la visión de animal que
tiene un biólogo antes de la enseñanza en
relación con los consumidores. Después de
esta enseñanza focalizada todos los niños
identificaron correctamente como animales y
como consumidores a una serie de criaturas.
Trowbridge y Mintzes informan también de un
concepto restringido de <<animal>> en el
pensamiento de estudiantes de colegio y de
universidad. Al pedirles que nombraran cinco
animales, la mayoría de los estudiante dieron
ejemplos de grandes animales terrestres de
cuatro
patas.
Estos
investigadores
recomiendan una estrategia de enseñanza que
incluya
contraejemplos
para
desarrollar
habilidades de discriminación y generalización.
Tema, basando su estudio en el trabajo de
Bell, se planteó investigar las concepciones de
<<animal>> que tenían alumnos africanos,
rurales y urbanos. A pesar de sus diferentes
antecedentes culturales la mayoría de los
estudiantes mostraron algunas semejanzas
con los alumnos de Bell.
133
Tabla 1.1
Respuestas positivas a la pregunta <<¿Es un animal>>
Objeto
11 años
Profesores de
(N=49)
Primaria en
prácticas (N=34)
(%)
(%)
Profesores de
primaria
experimentados
Estudiantes
universitarios de
biología
(N=53)
(N=67)
(%)
(%)
Vaca
98
100
100
100
Niño
57
94
96
100
Gusano
37
77
86
99
Araña
22
65
86
97
0
0
0
0
Césped
Fig. 1.1. Respuestas positivas a la pregunta
<<¿Es un animal?>>
134
El concepto de <<planta>>
Clasificación
Stead (Bell) estableció, a partir de entrevistas
con veintinueve niños de entre 9 y 15 años,
que daban a la palabra <<planta>> un
significado mucho más restringido que el de
un biólogo. Sólo cuatro niños utilizaron, para
clasificar todos los ejemplos de plantas,
criterios generalizados como <<crece en el
suelo>>, <<tiene hojas>>, tiene raíces>>,
<<es verde>>. Bell encontró en todos los
grupos de edad, niños que consideraban que
un árbol no es una planta, aunque decían
<<era una planta cuando era pequeño>>.
Más de la mitad no consideraban que una
semilla fuera una planta. Parece que muchos
alumnos consideran las malas hierbas, las
verduras y las semillas no como subgrupos del
grupo <<plantas>> sino como grupos
comparables. Las ideas de muchos de los
alumnos de 15 años eran tan restringidas
como las de los de 10 años a pesar de la
enseñanza de ciencias recibida (ver Figura
1.2).
Leach et al. Informan de que la mayoría de los
niños de 7 años puede asignar organismos a
grupos de su propia elección, pero los grupos
son de diferentes status y en lugar de
jerárquicos son mutuamente excluyentes. Al
asignar organismos, los niños pequeños
podían usar sólo dos grupos al mismo tiempo,
mientras que los de más edad usaban una
serie de grupos a la vez. A los 13 años la
mayoría de los niños, cuando se les
preguntaba,
podían
usar
el
grupo
<<animal>> para incluir grupos como
<<pájaro>>, y a los 16 años la mayoría de
los estudiantes utilizaba la clasificación
jerárquica más espontáneamente.
Leach et al. Confirma que los alumnos
escogen <<planta>>, <<árbol>> y <<flor>>
como grupos excluyentes. Sin embargo,
cuando se les daba un número restringido de
categorías en una tarea de clasificación, sus
alumnos querían asignar árboles y flores a la
categoría <<planta>>.
Fig. 1.2. Respuestas positivas a la pregunta
<<¿Es una planta?>>
Ryman encontró que niños ingleses de 12
años tenían dificultades para clasificar
organismos en categorías taxonómicas, más
en el caso de plantas que en el de animales.
Parecía que los alumnos aprendían una forma
de clasificar para la <<ciencia escolar>>
mientras retenían sus ideas intuitivas sobre
conceptos como <<flor>> y <<animal>>
para su uso en la vida cotidiana.
Entre los estudiantes analizados por Schofield
et al. se encontró que menos de la mitad de
los niños de 13 años utilizaban las categorías
<<planta con flores>> y <<vertebrado>> en
sentido científico. Aún menos podían aplicar
correctamente el término <<reptil>>, 18 por
100 en la muestra de unos 800 niños.
Askham informa de que niños californianos de
9 a 12 años utilizaban estrategias mixtas para
clasificar plantas de exterior en un jardín
botánico. En lugar de en la planta entera, se
centraban en rasgos particulares de las
plantas como forma de las hojas, las flores o
el color. Leach et al. Señalan también que,
cuando clasifican seres vivos, niños de todas
las edades se centran en los rasgos más
obvios como el número de ramas o el hábitat,
en lugar de fijarse en diferencias más
fundamentales como la fisiología.
Trowbridge y Mintzes informan de resultados
similares a los de Ryman. Utilizaron grupos
como <<insectos>> para animales cuyo
nombre de grupo era desconocido. Muchos
estudiantes se basaban en el uso cotidiano de
los nombres de clase, en lugar de en los
taxonómicos, como clasificar medusa y
estrella de mar* como peces, y tortugas con
*
N. De la T.: En inglés las palabras para medusa
(jellyfisch) y estrella de mar (starfish) incluyen el
término pez (fish). Un ejemplo similar en castellano
sería clasificar como gusanos a los gusanos de seda
que en realidad son insectos.
135
hábitos anfibios como anfibios. La clasificación
<<anfibia>> de las tortugas y también de los
pingüinos la encontró Braund en muchos de
los niños que estudió.
ellas. Sin embargo, más de un tercio de las
respuestas
revelaban
ideas
alternativas
<<inadecuadas>> sobre las células.
Adaptación
El concepto de <<especie>>
Leach et al. informan de que alumnos de 5 a
16 años reconocían que rottweilers, caniche y
perros lobo se situarían en un grupo llamado
<<perros>>
pero
mostraban
que
su
comprensión de en qué se basa ese
agrupamiento era escasa. A los 16 años unos
pocos alumnos se referían a la genética, pero
mostraban poco conocimiento de la base
genética del concepto <<especie>>.
Teoría celular
Arnold ha mostrado que los alumnos parecen
sufrir interferencias entre los conceptos de
<<célula>> y <<molécula>>. Se pidió a
alumnos escoceses de 11 años que dibujaran
su visión de las moléculas. La mayoría de los
dibujos se parecían a células, en las que eran
discernibles
rasgos
como
núcleo
y
membranas. Los niños parecían tener un
concepto generalizado de <<unidades muy
pequeñas que forman cosas mayores>> al
que Arnold ha llamado <<molecélula>>. Se
pidió a alumnos de 14-15 años que indicaran
si ciertos ítems estaban formados por células
y/o moléculas. Tanto los organismos vivos en
si mismos, como las cosas relacionadas con
los organismos vivos eran consideradas, por
una amplia minoría de alumnos, como
formados por células. Parecía que los ítems
estudiados en las clases de biología, incluidas
las proteínas, los hidratos de carbono y el
agua se consideraban hechos de célula. Al
mismo tiempo, una abrumadora mayoría de
los alumnos indicaba que los organismos vivos
no están hechos de moléculas, pero que la
energía y el calor sí. Parece que los alumnos
reducían el concepto <<moléculas>> a las
cosas que encuentran en la física y la química.
Dreyfus y Jungwirth informan de una
confusión similar sobre los órdenes de
magnitud y los niveles de organización entre
los estudiantes israelíes de 16 años. Las
respuestas
sugerían
que
los
alumnos
pensaban que las moléculas de proteína son
mayores que el tamaño de una célula y que
los
organismos
unicelulares
contienen
intestinos y pulmones. Los alumnos habían
recibido clases sobre las células en el curso
anterior y <<sabían>> superficialmente una
serie de afirmaciones correctas respecto a
136
Los alumnos tienden a considerar la
adaptación en un sentido naturalista o
teleológico: emprendía para satisfacer la
necesidad o deseo del organismo de cumplir
con algún futuro requerimiento. En el estudio
de Engel Clough yy Wood-Robinson dos
tercios de los sujetos de 12 a 14 años y la
mitad de los de 16 daban interpretaciones
teleológicas para ejemplos de adaptación y
sólo el 10 por 100 del total de la muestra
daba explicaciones científicamente aceptables.
Los estudiantes confundían una adaptación de
un individuo durante su vida con cambios
heredados en una población a lo largo del
tiempo: parecían creer en la herencia de los
caracteres
adquiridos.
Esta
creencia
lamarckiana está clara según la mayoría de
los trabajos con estudiantes, tanto antes como
después de la enseñanza de genética y
evolución.
Brumby encontró que sólo el 18 por 100 de
los estudiantes, incluso después de estudiar el
nivel <<A>> de biología*, sabía aplicar
correctamente un proceso de selección para
explicar el cambio evolutivo. La mayoría
daban la interpretación lamarckiana de que
los individuos se pueden adaptar al cambio en
el entorno si lo necesitan, y que estas
adaptaciones se heredan.
Organización del cuerpo: estructura y
función
Carey ha revisado una serie de estudios sobre
los conceptos de organización del cuerpo que
tienen los niños. A los diez años, pero no a los
7 o a los 8, los niños parecen entender que el
cuerpo contiene numerosos órganos que
funcionan juntos para mantener la vida.
Carvita et al. Y Caravita y Tonucci encontraron
que los niños pequeños daban explicaciones
egocéntricas de las partes del cuerpo, como
en <<mi pelo es para lavarlo>>, pero al final
de la escuela primaria explicaban las
funciones de los órganos o aparatos en
términos de relaciones causales. Estos autores
confirman la aseveración de Carey de que
*
Nota de la T.: El nivel <<A>> es un examen oficial
que realizan los alumnos a los 18 años y tras el cuál
entrarían en la Universidad. El nivel <<O>> es un
examen oficial que se realiza a los 16 años.
entre los 7 y los 9 años se produce un cambio
en las ideas de los niños, pasando de una
visión holística, centrada en el ser huamano a
una visión que reconoce diferentes partes
funcionales que trabajan juntas.
NUTRICIÓN
Los alimentos ¿qué son?
Cualquier
discusión
respecto
a
<<alimentos>>
viene
cargada
con
el
problema semántico de que la palabra
<<alimentos>> tiene significados diferentes
en la vida cotidiana y en contextos científicos
y no hay palabras alternativas fáciles que
ofrecer a los alumnos en ninguno de los
contextos. La definición de la ciencia escolar
para alimentos, como compuestos orgánicos
que los organismos pueden utilizar como una
fuente de energía para procesos metabólicos,
no la usan de forma sistemática ni siquiera los
educadores de ciencias. Además, cuando se
usa en las clases de ciencias, la palabra
<<alimentos>> se utiliza en diversidad de
sentidos tanto por los profesores como por los
libros de texto.
Los niños parecen considerar alimentos
cualquier cosa útil que se introduce en el
cuerpo de un organismo, incluidos el agua, los
minerales y, en el caso de las plantas, el
dióxido de carbono e incluso la luz solar. Al
referirse al almidón en el contexto de la
nutrición de las plantas, un comentario típico
de un niño fue <<el almidón no es alimento
porque se ha fabricado no se ha comido>>.
Cuando Eisen y Stavy preguntaron a
estudiantes avanzados de secundaria y a
universitarios <<¿Qué significa para ti
alimentos?>> las respuestas incluían:
•
Materiales esenciales: 24 por 100
•
Fuente de energía: 40 por 100
•
Materiales para construir el cuerpo: 14 por
100
•
Energía y materiales de construcción: 11
por 100
Los niños a menudo dan una explicación no
funcional de la importancia de los alimentos:
dicen que se necesitan para mantener vivos a
los animales y a las plantas, sin referirse al
papel de los alimentos en el metabolismo. Los
alumnos de secundaria, de 13-14 años, <<no
captan, o ignoran, el... significado de la
palabra ‘alimento’ como un material que sirve
como sustrato para la respiración>>. Eisen y
Stavy
encontraron
menos
respuestas
correctas a los 14 años que a los 13. Después
de aprender ideas científicas, los alumnos
parecen volver a sus conceptos ingenuos y
esto era especialmente evidente entre los
estudiantes avanzados que habían continuado
con la biología.
En Nueva Zelanda, Barker investigó los
conceptos de alimento de los estudiantes,
primero entrevistado a veintiocho alumnos
(entre 8 y 17 años) y luego estudiando a una
muestra
más
amplia
de
escolares,
estudiantes, profesores y textos. Llegó a la
conclusión de que el concepto de alimento de
cualquier alumno es flexible y dependiente del
contexto, dependiendo de quién es el que se
considera que come, si los materiales se
consideran de forma aislada o combinados, o
si el alimento se considera de forma
metafórica.
Componentes dietéticos
Desde una edad temprana los niños relacionan
el
comer
con
diversas
consecuencias:
crecimiento, salud, fuerza y energía; pero
para los alumnos estos son conceptos vagos.
Carey cita estudios, de Wellman y Jonson y de
Contento, sobre las ideas de los niños
respecto a la nutrición. Los niños de
preescolar pensaban que el consumo de
cualquier cosa, incluida el agua, llevaría al
cuerpo a ganar peso y que las diferencias de
altura lo mismo que las diferencias de
volumen eran una consecuencia directa de la
cantidad consumida. Estos niños pensaban
que algunas dietas son más sanas que otras
para garantizar la salud y el crecimiento. A
partir de los 8 años la mayoría de los niños
diferenciaba distintas clases de dietas que
engordan o fortalecen a la gente. Los niños de
5 años sabían que las frutas y la leche son
buenas para ellos pero no sabían por qué.
Conocían las vitaminas como <<pastillas para
poner fuerte y sana a la gente>> pero de
treinta y cuatro niños de entre 5 y 11 años
sólo tres se daban cuenta de que los
alimentos normales contienen vitaminas.
Lucas en su estudio de 1.033 adultos,
encontró que conocían los nombres de los
componentes
dietéticos
pero
no
sus
funciones: el 37 por 100 pensaba que las
proteínas cubren la mayor parte de las
necesidades energéticas del cuerpo humano y
el 19 por 100 pensaba que son las vitaminas.
Las proteínas son las que más frecuentemente
se identifican con los alimentos: la mayor
parte de una muestra de 1.405 estudiantes de
entre 10 y 19 años seleccionó las proteínas
como el producto
de la
fotosíntesis,
137
relacionando probablemente estas sustancias
con los alimentos y el crecimiento. Se
asociaban con el crecimiento los alimentos en
lugar de la energía. Algunos alumnos se
referían a que las plantas obtenían vitaminas
del suelo.
Siguiendo la sugerencia de Arnold respecto a
la <<interferencia>> entre los conceptos de
célula y molécula, Simpson estudió las ideas
que
tenían
sobre
los
alimentos
249
estudiantes de biología de seis escuelas que
tenían 14-15 años, todos habían recibido
clases sobre alimentos y digestión. Se les
pidió que identificaran entre los ítems de una
lista si estaban <<hechos de átomos y
moléculas>> y/o <<hechos de células>>.
Tres cuartas partes de los alumnos aceptaron
que los hidratos de carbono y las proteínas
están hechos de moléculas pero una amplia
minoría pensaba que también están hechos de
células. Sólo la mitad de los estudiantes
pensaba que también están hechos de células.
Sólo la mitad de los estudiantes que
estudiaban también química, y únicamente un
tercio de los que no la estudiaban, pensaba
que una galleta está hecha de moléculas y
casi una quinta parte pensaba que está hecha
de células. Los alumnos parecían considerar
que lo que se asocia con seres vivos está
formado por células pero no por moléculas,
mientras que lo que se estudia en física y
química (incluida la energía) está hecho de
moléculas y no de células. Las proteínas y los
hidratos de carbono se colocaban en las dos
categorías.
Los alumnos parecen tener dificultades para
desarrollar los conceptos de <<hidrato de
carbono>> y <<almidón>>. Arnold y
Simpson encontraron en Pascoe que muchos
alumnos (54 por 100 de los de 11 años, 30
por 100 de los de 13) piensan que hidrato de
carbono es un gas.
Asimilación y digestión humanas
La revisión de una serie de estudios por parte
de Carey proporciona una visión de las ideas
de los niños pequeños respecto al sistema
digestivo humano. Fraiberg encontró que
hasta los nueve años aproximadamente el
niño imagina su cuerpo como un bolso de piel
hueco que es todo <<estómago>>; un
depósito en el que de alguna forma están
contenidos la sangre, los alimentos y los
desechos. Mintzes encontró que cuando
dibujaban el estómago como un órgano
interno generalmente lo mostraban más
grande y más debajo de cómo realmente es.
138
Dibujaban los intestinos, pero raramente
mostraban el hígado. Muchos niños en el
estudio de Brinkman y Boschhuizen dibujaron
o describieron el sistema digestivo como doble
con dos salidas, una para las heces y otra
para la orina. Los niños más pequeños
parecían relacionar el estómago con la
respiración, la sangre, la fuerza y la energía,
mientras que hacia los 7 años surge la idea de
que el estómago ayuda a romper o digerir los
alimentos, y más tarde la de que los alimentos
se transfieren a algún otro sitio después de
estar en el estómago.
Gellert encontró que a los 11 años la mayoría
de los niños tenía una visión bastante correcta
de la anatomía y la función general de los
sistemas. Los niños de los últimos años de
primaria decían que los trozos de alimento se
rompen, que los jugos o el ácido disuelven los
alimentos y que de alguna forma se extrae
<<la sustancia>>. Los niños de menos de 9
años pensaban que los alimentos desaparecen
una vez que uno se los come. Los de más
edad sugerían que los alimentos se convierten
en <<sustancia>> o <<energía>>, sin
conservar aparentemente la energía en este
contexto. Sólo tres entre treinta y cuatro
sujetos, de 8 a 11 años, sabían que los
alimentos cambian en el estómago y que
producen sus efectos después de haberse
transformado en otras sustancias que son
llevada a los tejidos de todo el cuerpo.
Una idea muy común, encontrada por
Simpson,, es que la digestión es el proceso
que libera la energía útil de los alimentos.
Parece surgir cuando unen dos ideas
aceptables (<<la energía se obtiene del
alimento>>
y
<<la
digestión
es
la
transformación del alimento>>) para construir
una idea no ortodoxa.
Las ideas de los niños respecto a la secuencia
de la digestión parecen ser muy confusas,
tanto en la ruta anatómica como en los
procesos. La secuencia de procesos puede
empezar, como mostraba Simpson, con la
ruptura en partículas solubles y la liberación
de energía, que es seguida por la deglución.
Claramente estas ideas no son nociones
intuitivas
ingenuas
sino
construcciones
derivadas de la información: los alumnos han
encontrado muchas palabras desconocidas o
palabras conocidas con nuevos significados.
Simpson encontró que el 58 por 100 de los
niños de 13 años pensaba que los enzimas
están hechos de células.
Los niños de los cursos superiores de primaria
parecen pensar que la defecación es necesaria
para dejar sitio a más alimentos. A los 13
años la mayoría de los niños decía que una
parte de nuestros alimentos es inútil o dañina
y por eso debe ser eliminada.
Nutrición de las plantas.
Durante los años 80 se realizó una gran
cantidad de investigaciones sobre las ideas de
los niños respecto a la alimentación de las
plantas y se señalaron en ellas patrones
consistentes en varios países diferentes.
Diversos proyectos de investigación ha
desarrollado esquemas de enseñanza (por
ejemplo, los que realizaron el Aberdeen
College
of
Education,
el
Grupo
de
Investigación sobre el Aprendizaje de la
Ciencia por los niños (Children’s Learning in
Science Research Group) en la Universidad de
Leeds, la Unidad de Investigación sobre
Enseñanza de la Ciencia (Science Education
Research Unit) en la Universidad de Waikato,
Nueva Zelanda, y el Instituto para la
Investigación sobre enseñanza (Institue for
Research on Teaching) en la Michigan State
University, EE.UU.).
Muchos investigadores señalan las demandas
conceptuales en el tema de la nutrición de las
plantas. Arnold y Simpson resumen las
demandas planteadas por el abstracto y
complejo concepto de fotosíntesis señalando
que los alumnos tienen que entender que:
Un elemento, el carbono (que es sólido en su
forma pura), está presente en el dióxido de
carbono (que es un gas incoloro del aire) y
que este gas es convertido por una planta
verde en azúcar (un sólido, pero disuelto)
cuando se le añade hidrógeno (un gas) del
agua (un líquido9 utilizando la energía
luminosa que se convierte por tanto en
energía química.
Sugieren que muchos alumnos no poseen los
conceptos previos respecto a seres vivos, gas,
alimentos y energía que se requieren para
alcanzar una comprensión de la fotosíntesis.
Barker y Carr comentan <<lo improbable y
contrario a la intuición que es el concepto de
fotosíntesis>>. La secuencia de hechos tiene
los <<elementos de un cuento de hadas.
Cuánto más creíble es la probabilidad de que
las plantas chupen los alimentos del suelo>>
Bell revisó el trabajo de Simpson y Arnold,
Roth Smith y Anderson y Driver et al. así
como su propio trabajo en el Proyecto para el
Aprendizaje de la Ciencia por los Niños
(Children’s Learning in Science Project). La
concepción
intuitiva
general
y
muy
persistente, identificada en todos los estudios
con sujetos de todas las edades, es que las
plantas obtienen su alimento de su entorno,
específicamente del suelo; y que las raíces
son los órganos de la alimentación (como se
muestra en la Figura 2.1). La mitad de la
muestra de Arnold y Simpson, 344 niños
escoceses de 12-13 años, y un tercio de los
627 de 14 a 16 años, así como más del 70 por
100 de los 229 niños norteamericanos de 11
años de Roth sostenían la opinión de que las
plantas se alimentan de una manera similar a
la de los animales.
Analizando
cientos
de
respuestas
de
estudiantes de 15 años a las preguntas
planteadas en las pruebas de la Unidad de
Evaluación del Rendimiento (Assesment of
Performance Unit), Driver et al. y Bell y Brook
encontraron que una quinta parte de las
respuestas atribuían el crecimiento de un
árbol a los alimentos que había incorporado,
refiriéndose la mayoría al suelo. Sólo un 8 por
100 indicaba que un árbol fabrica sus propios
materiales a partir de constituyentes que
incorpora de su entorno.
En otros estudios muchos niños afirmaban que
las plantas incorporan sustancias alimenticias
orgánicas del suelo (almidón y azúcar o
proteínas). Parecen creer que las plantas
tienen múltiples fuentes de alimento.
El estudio de Barker muestra que la visión
ingenua da paso, con la enseñanza, a la visión
científica escolar. Los niños parecen sostener
la opinión heterotrófica junto con las ideas
que se les enseñan sobre fotosíntesis. La
visión de que los alimentos de las plantas son
el material que absorben es resistente al
cambio incluso frente a la enseñanza
prolongada.
Los niños, al entender que las plantas
absorben agua del suelo y que el agua es
esencial para crecer, parecen asumir que es el
principal
componente
del
material
de
crecimiento. Al haber aprendido que las
plantas incorporan dióxido de carbono, agua y
minerales los alumnos tienden a considerar a
éstos como los alimentos de las plantas y
cuando se asocia alimentos con energía
suponen que estas sustancias inorgánicas
contienen y aportan energía. La mitad de los
niños de 12-13 años, de una muestra de 344,
que sabían que las plantas absorben dióxido
de carbono, pensaba que se absorbe a través
de las raíces. Algunos alumnos pensaban que
el agua se absorbe a través de las hojas.
Muchos niños creían que el agua y el dióxido
de carbono mantienen los procesos de bebida
y respiración de la planta, respectivamente, y
139
que permanecen sin cambios durante estos
procesos.
En el estudio de Tamir, algunos niños
pensaban que la luz del sol que absorben las
plantas es alimento. Los alumnos sabían que
Fig. 2.1. Póster de
Fuente:B.F. Bell y A. Brook, Aspects of
secondary students’understanding of plant
nutrition, Children’s in Science Project, Centre
for Studies in Science and Mathematic
Education, University of Leeds, 1984.
N. de la T.: En la figura el alumno explica
<<Cómo obtienen su alimento las plantas>>:
los alimentos llegan al suelo, suben por las
raíces, de allí pasan a los vasos del tallo y de
éstos a los vasos más finos de las hojas.
Fotosíntesis
Hay pruebas de que los niños construyen
significados alternativos para las palabras
técnicas
como
<<fotosíntesis>>
y
<<clorofila>> cuando estas palabras se
presentan en la enseñanza. Parecen pensar en
la fotosíntesis como una sustancia más que un
proceso, o como el tipo de respiración de las
plantas. Los alumnos parecen tener una
escasa comprensión de las transferencias de
energía en el metabolismo de las plantas.
Pensaban que los alimentos adquiridos por
una planta se acumulan a medida que ésta
crece. Había una escasa comprensión de que
los alimentos aportan energía para los
procesos vitales de la planta y Bell encontró
que muchos alumnos no desarrollan las ideas
que se pretenden a partir de su trabajo
práctico en este campo.
140
las plantas incorporan minerales del suelo y
pensaban que son alimentos para la planta o
que
contribuyen
directamente
a
la
fotosíntesis. Se sugería que la referencia
cotidiana a los abono como <<alimento para
plantas>> puede promover esta idea.
un alumno de 13 años.
Barker estudió la aceptación de la afirmación,
propuesta en muchos libros de texto escolar,
según la cual <<durante la fotosíntesis, la
energía se almacena en los alimentos>>.
Encontró que el 60 por 100 de los sujetos de
13 años estaba de acuerdo con la afirmación,
pero que de ellos menos de la mitad daba una
razón considerada como válida científicamente
y muchas razones sugerían un aprendizaje
memorístico de la frase. En el estudio de
Barker, en una pregunta de respuesta libre, el
54 por 100 de los sujetos de 13 años describía
la fotosíntesis en términos de fabricación de
alimentos, el 19 por 100 en términos de
producción de hidratos de carbono y sólo el 3
por 100 en términos de almacenamiento de
energía.
Roth y Anderson encontraron que la
fotosíntesis se consideraba, a menudo, no
como algo importante para las plantas en sí
mismas sino como algo que las plantas hacen
en beneficio de las personas y de los
animales, especialmente en relación con el
intercambio de gases.
Parece existir una incredulidad intuitiva
respecto a que se produzca un aumento de
peso y un crecimiento debido en su mayor
parte a la incorporación de materia a partir de
un gas. Incluso estudiantes de 15 años
dejaban de mencionar el dióxido de carbono
como fuente del aumento de peso en los
plantones en crecimiento, aunque muchos
sabían que se absorbe dióxido de carbono.
Los niños parecen considerar la clorofila como
una sustancia alimenticia, una protección, un
producto de depósito, una sustancia vital
como la sangre, algo que hace fuertes a las
plantas o algo que descompone el almidón.
Algunos niños, con una idea sobre su función
en la fotosíntesis, pensaban que la clorofila
atrae la luz del sol o absorbe dióxido de
carbono.
Algunos
tenían
la
opinión
antropocéntrica de que está ahí simplemente
para hacer que las hojas sean verdes y
atractivas.
Los
estudiantes
raramente
apreciaban el papel de la clorofila en la
absorción de la energía luminosa, incluso
después de la enseñanza. En el estudio de
Simpson y Arnold, sólo el 29 por 100 de los
alumnos de 12-13 años y el 46 por 100 de los
de 14-16 entendían la clorofila como un
convesor de energía luminosa en energía
química.
Muchos niños consideraban que la luz del sol
es un reactivo en la fotosíntesis, junto con el
dióxido de carbono y el agua, y mucho más de
la mitad de la muestra de Simpson
consideraba que la luz está formada por
moléculas.
La mayoría de los niños de 11 años parecen
pensar que las plantas siempre necesitan luz
para crecer y aplican esta idea incluyendo la
germinación. Esta idea persiste incluso a la
vista de pruebas en contra, con semillas
germinando y plantas que se mantienen en la
oscuridad. Barker encontró que 26 de los 28
alumnos de su muestra decían que las plantas
obtienen su energía del sol cuando se les
mostraba una imagen que contenía un árbol y
el sol.
Sin embargo, las entrevistas
mostraban que la mayoría no entendía la
transferencia de energía y la mayoría utilizaba
los
términos
calor
y
luz
de
forma
intercambiable. Casi el80 por 100 de los que
tenían 13 años pensaba que las plantas
utilizan el calor del sol como la energía para la
fotosíntesis, y la mayoría de los alumnos
consideraba que el sol es una de las muchas
fuentes de energía de las plantas, otras serían
el suelo, los minerales, el agua, el aire y el
viento. Barker desarrolló posteriormente una
introducción a la fotosíntesis, que ponía el
énfasis en el origen del azúcar, el almidón y la
celulosa, y se centraba en la madera.
ocurre al dióxido de carbono. Sin embargo,
con frecuencia el oxígeno se considera
equivalente al aire. Entrevistas con niños de
11 años revelaron que pensaban o que las
plantas no utilizan el aire o que las plantas y
los animales usan el aire de formas
<<opuestas>>. Los ejemplos de gases que
entran o salen en los organismos eran
considerados como respiración (breathing) o
respiración celular (respiration) tomando
ambos
como
sinónimos**.
Barker,
al
entrevistar a niños a partir de 9 años,
confirmó que sostenían el modelo de
<<respiración de las plantas-respiración de
los animales>>: que los animales toman
oxígeno y expulsan dióxido de carbono,
mientras que las plantas toman dióxido de
carbono y expulsan oxígeno. Veían con
frecuencia la respiración de las plantas de
forma antropocéntrica: pensaban que se
produce para que nuestra reserva de oxígeno
se reponga. Barker identificó, en las ideas
sobre el intercambio de gases en las plantas,
tendencias relacionadas con la edad: a
especificar correctamente los gases, a
centrarse en las hojas en lugar de en la planta
completa y a alejarse de una visión centrada
en lo humano.
A partir de sus análisis de las respuestas de
una amplia muestra de sujetos de 15 años,
Driver et al. encontraron que sólo un tercio
entendía el intercambio de gases en las
plantas, que sólo la mitad utilizaba la idea de
que se requiere oxígeno para la respiración de
las plantas y que menos de un tercio usaba la
idea de que las plantas verdes absorben
dióxido de carbono. Incluso, eran menos los
que apreciaban que esto sólo ocurre con luz
(Una idea que queda clara a partir de varios
estudios es que las plantas no respiran, o que
respiran sólo en la oscuridad). Muchos niños
sugerían que la respiración de las plantas se
produce sólo en las células de las hojas,
puesto que sólo las hojas tienen poros para el
intercambio de gases.
Simpson y Arnold diseñaron un test para
estudiantes de 16 años con el fin de estudiar
la interferencia entre los conceptos de
fotosíntesis
y
respiración.
Buscando
concepciones relacionadas con el intercambio
de gases, encontraron que el 46 por 100 de
los estudiantes no entendía que el aumento de
la fotosíntesis reduciría el dióxido de carbono
Intercambio de gases en las plantas
La relación entre fotosíntesis y respiración es
difícil de entender para los niños. Los niños
muestran una comprensión mucho mejor de lo
quel e ocurre al oxígeno que de lo que le
**
N. De la T.: En inglés la palabra respiration puede
utilizarse tanto en el sentido habitual equivalente a
respiración en castellano, como en sentido científico
con el significado bioquímico.
141
en un sistema cerrado. Se señalaron las
siguientes concepciones erróneas:
•
•
•
Las plantas acuáticas absorben dióxido de
carbono por la noche (25 por 100)
Las hojas que hacen la fotosíntesis
producen altos niveles de dióxido de
carbono (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 vivos
consumen energía y que las plantas consumen
energía para crecer. Sus ideas sobre la
energía en los seres vivos incluyen la noción
de que las plantas hacen uso directo de la
energía solar para procesos vitales y de que la
energía se crea o se destruye en distintos
procesos de la vida.
Cadenas tróficas y ciclos ecológicos
En el pensamiento de muchos estudiantes no
está clara la integración de ideas sobre
alimentación y energía dentro de una
perspectiva
ecológica.
Cuando
se
les
preguntaba sobre las frases <<la vida
depende de las plantas verdes>> y <<la red
de la vida>> sólo la mitad de una muestra de
estudiantes de licenciatura de biología, daba
explicaciones en términos de cadenas tróficas.
De ellos, sólo una minoría mencionaba el
aprovechamiento de la energía solar o la
fotosíntesis como la razón por la que las
plantas verdes son cruciales en la cadena
trófica. Incluso en el nivel de enseñanza
superior, casi una cuarta parte de los
estudiantes
expresaban
opiniones
que
sugerían que los otros organismos existen
para beneficio de los seres humanos. Un
estudio posterior con estudiantes desde 13
años hasta el nivel de licenciatura, revelaba
que la mayoría de los estudiantes sabía que
los animales no podrían existir en un mundo
sin plantas, pero algunos pensaban que los
carnívoros podrían existir si sus presas se
reprodujeran abundantemente. Alrededor de
la mitad de los estudiantes de cada nivel de
edad indicaba que los animales no podrían
vivir sin plantas debido a su necesidad de
oxígeno, pero sólo el 10 por 100 mencionaba
el ciclo del oxígeno en relación con la parte
que corresponde al sol en el origen de la vida.
Un estudio con alumnos nigerianos revelaba
una variedad de ideas sobre las pirámides de
número y la biomasa. Varias ideas eran
antropocéntricas, <<hay más herbívoros que
carnívoros porque la gente los cría>>, o
implicaban predestinación, <<el número de
142
productores es grande para satisfacer a los
consumidores>>.
Consideraban
que
los
organismos <<más fuertes>> tienen más
energía, que usan para alimentarse de los
organismos más débiles con menos energía.
Algunos alumnos consideraban que la energía
se sumaba a lo largo de un ecosistema, de
forma que un predador de la parte superior
tendría toda la energía de los productores y
los otros consumidores de la cadena.
Un estudio sobre la conceptualización de los
ciclos a los 12-13 años reveló que en lugar de
reconocer
ciclos
de
materia
o
interdependencia con otros organismos y
sistemas pensaban en términos lineales
respecto a las cadenas tróficas. En una
muestra de alumnos de 15 años el 95 por 100
interpretó la dinámica de la red trófica en
términos de una sola cadena trófica, y el 18
por 100 de esta muestra pensaba que una
población que está por encima en una cadena
trófica es un predador para todos los
organismos que están por debajo de ella.
Los alumnos tienden a considerar que los
alimentos que se comen y se usan como
fuente de energía pertenecen a una cadena
trófica, mientras que los alimentos que se
incorporan al material del cuerpo de quien
come se consideran a menudo como algo
diferente y no se reconocen como el material
que constituye el alimento del nivel siguiente.
La falta del concepto de conservación de la
materia subyace en muchos de los problemas
conceptuales en esta área.
Leach et al. identificó las ideas de los
estudiantes sobre las cadenas tróficas y las
redes tróficas.
Uso de las ideas históricas
Muchos conceptos sostenidos por los niños se
parecen a los sostenidos en el pasado por
eminente científicos. Por ejemplo, los alumnos
tienen ideas previas sobre los materiales y las
actividades de las plantas similares a las que
sostenían los primitivos filósofos y científicos.
La estrategia de enseñanza de Barker para
aclarar los reactivos y los productos antes de
introducir la energía, <<¿De dónde viene la
madera?>> es análoga al desarrollo histórico.
El paralelismo histórico se usa de forma
todavía más explícita en el esquema de
enseñanza de Eisen, Stavy y Barak-Regev y
Wandersee sugiere que tests diagnósticos,
que reflejen las ideas históricas, pueden
ayudar a los estudiantes a descubrir sus
propias debilidades conceptuales como punto
de partida para reestructurarlas.
LAS DIFICULTADES PLANTEADAS POR LA
ESCUELA: IDEAS ERRÓNEAS EN LAS
CIENCIAS
Para alguno de los lectores de este libro, la
noción misma de que la escuela plantea
dificultades para los niños puede parecerles
extraña. Después de todo, puede que tales
lectores hayan pasado por la escuela con
pocos problemas y, si son afortunados, sus
hijos u otros jóvenes de su círculo de
amistades
puede
que
también
hayan
experimentado poca dificultad patente en la
escuela. Ciertamente, echarán de vez en
cuando un vistazo a los pobres resultados de
los exámenes o al número de personas que
dejan los estudios, pero seguramente piensan
que estos problemas están relacionados con
las condiciones extrínsecas a las escuelas (o a
La Escuela). Si pudiéramos hacer retroceder
simplemente el reloj hasta los primeros días,
evitando la tentación del <<la letra con
sangre entra>>, todo iría bien hoy en las
escuelas norteamericanas y del mundo.
Según la opinión que mantengo y que es
precisamente la opuesta, buena parte de lo
que hemos descubierto acerca de los
principios del aprendizaje y del desarrollo
humano entra profundamente en conflicto con
las prácticas habituales de las escuelas, tal
como se han desarrollado por todo el mundo.
Hasta fecha reciente, estos conflictos y
contradicciones se han ocultado a la vista en
su mayor parte, por distintas razones. Las
escuelas no sólo se han interesado por una
pequeña (y privilegiada) minoría de la
población, sino que los materiales que tenían
que dominarse en la escuela han permanecido
relativamente inmutables, y las realizaciones
que se consideraban pruebas de éxito han
gozado de un limitado alcance. Tan sólo hace
un siglo, más del 10% de los alumnos
norteamericanos ingresaban en la enseñanza
media, y la mayoría de las escuelas del mundo
estaban satisfechas si, al final de cinco u ocho
años, los alumnos podían leer, escribir y
contar con un modesto grado de competencia.
Dado que los estudiantes habían estado
trabajando sobre estas habilidades de
alfabetización durante más de ocho años, no
era absurdo esperar que incluso tales
habilidades
se
hubieran
incorporado
razonablemente bien en los alumnos que iban
más flojos. Sólo un puñado de alumnos –
presumiblemente los más talentosos o los más
privilegiados- continuarían su escolarización y
quizás a la larga se incorporarían a las filas de
la enseñanza o de otras profesiones.
Una vez que la clientela de las escuelas se
universalizó, y una vez que el alcance de la
escolarización se extendió más allá del
enseñar a leer y escribir, abarcando un
abanico de disciplinas, la carga que recayó
sobre la escuela se hizo mucho más pesada.
Había que formar un amplio número de
alumnos en un cuerpo de materias muy
grande. Con el cambio de siglo, la
escolarización general se hizo obligatoria en
los Estados Unidos; en el momento de la
terminación de la enseñanza media –
secondary school- se contaba con que los
alumnos dominaran como mínimo diez
disciplinas que iban desde el latín a los
idiomas modernos, y desde las matemáticas a
la historia. El poderoso Committee of Ten on
Secondary School Studies, un grupo de líderes
educativos que recomendaba una política para
las escuelas nacionales, no tenía pelos en la
lengua:
Cada tema que se enseña en una escuela de
enseñanza media debiera impartirse del
mismo modo y en el mismo grado a cada
alumno con tal que lo siga, sin que importe
cuál pueda ser el destino probable del alumno
o en qué momento cesará su educación.
Aunque pocos tendrían alguna razón para
reconocerlo, era particularmente inevitable
una trayectoria de colisión. Por un lado, las
exigencias recaían crecientemente en la
escuela
de
una
forma
prácticamente
exponencial. Por otro, las formas en que los
alumnos
aprendían
y
las
clases
de
concepciones y de habilidades que traían a la
escuela eran, en su mayor parte, invisibles
para los pedagogos, y más desconocidas
incluso para quienes establecían la política
educativa. Sólo la suposición más optimista de
la existencia de una armonía preestablecida
entre la mente del estudiante y el currículo de
la escuela justificaría la predicción de que las
escuelas, tal como estaban constituidas,
podían lograr llevar a cabo con éxito su misión
ambiciosa y siempre en expansión.
Al revisar los argumentos presentados en las
primeras páginas, espero proporcionar cierta
perspectiva sobre la controvertida misión de la
escuela. Así pues, a la luz de estas
consideraciones generales, en este capítulo y
en el siguiente empezaré a estudiar los datos
recientemente recogidos que proceden de un
abanico de disciplinas y áreas de contenido
que proporcionan documentación adicional a
las múltiples dificultades inherentes a la
consecución de una educación efectiva. Mis
recomendaciones acerca del mejor modo de
tratar estas dificultades se presentarán en los
capítulos 11 y 12.
143
En primer lugar, sin embargo, es importante
subrayar un punto. No se puede empezar a
evaluar la eficacia de las escuelas a menos
que se clarifiquen las ambiciones que se
tienen con respecto a la escuela. En lo que
viene a continuación, destaco un único criterio
para la educación efectiva –una educación que
coseche una importante comprensión en los
estudiantes-.
Mientras
las
pruebas
de
respuestas breves y las respuestas orales en
clase pueden dar pistas de la comprensión del
alumno, es preciso mirar en general más en
profundidad si se desean encontrar pruebas
firmes de que se han obtenido comprensiones
significativas. A tal efecto, los nuevos y poco
familiares problemas, seguidos de entrevistas
o cuidadosas observaciones clínicas no
limitadas de antemano, proporcionan el mejor
modo
para
establecer
el
grado
de
comprensión que los alumnos han alcanzado.
Variedades de comprensión
De acuerdo con el análisis presentado en la
parte I, de todos los niños pequeños normales
que crecen en un entorno razonable cabe
esperar que lleguen a dos modos de
conocimiento representativo:
1. Un modo sensoriomotor de conocer, que
data de la primera infancia, en el que se
llega a conocer el mundo principalmente a
través de la actividad de los órganos
sensoriales y de las acciones sobre el
mundo. El retrato que Piaget ofrece del
niño pequeño competente, con sus
comprensiones incipientes de la materia y
de las demás personas, da cuenta, de un
modo razonablemente modular, del niño
pequeño.
2. Una forma simbólica de conocimiento, que
se remonta a la primera infancia, en la
que se llega a conocer el mundo a través
del uso de diversos sistemas de símbolos,
principalmente
aquellos
que
han
evolucionado durante milenios en la
cultura en la que casualmente el niño vive.
Nuestro retrato del usuario competente de
símbolos es un intento de captar la mente
de este niño un poco mayor, que todavía
no ha ingresado en el sistema escolar
formal.
A través de una combinación de estas formas
de conocer, y en virtud de las diversas
propensiones y limitaciones bajo las que opera
el conocimiento humano, los niños a la edad
de cinco o seis años han desarrollado un
conjunto de teorías bastante vigoroso y útil:
acerca de la mente, de la materia, de la vida y
144
de ellos mismos. Además, han dominado una
serie de realizaciones y han adquirido una
serie de guiones que constituyen una parte
prominente de su repertorio cognitivo.
Finalmente, en el momento de su ingreso en
la escolarización formal, los niños han
desarrollado también fuerzas y estilos
intelectuales más específicos, que son parte
esencial
de
los
modos
en
los
que
interactuarán con el mundo fuera de casa.
Estas modalidades de conocer puede que no
sena consistentes unas con otras, pero las
contradicciones
latentes
pocas
veces
demuestran ser problemáticas fuera del marco
de la escuela. En general, los niños
simplemente hacen uso de estas capacidades
y comprensiones en los contextos en los que
se han observado, así como también en los
marcos diarios en los que parecen ser
apropiadas.
Si los niños permanecen en un entorno no
escolarizado, sus habilidades y aprendizaje
seguirán creciendo a un ritmo moderado. Se
producirá
cierta
intensificación
como
consecuencia se sus observaciones en su
entorno de individuos más competentes en
acción; otros incrementos de la competencia
estarán relacionados con su inclusión en el
aprendizaje de un oficio o alguna otra variante
de educación informal.
Anteriormente conceptualicé la comprensión
en lo referente al modo en que un experto
trata las materias, problemas y desafíos que
se plantean dentro de su campo. Ahora
atengo
que
subrayar
que,
bajo
las
circunstancias acabadas de describir, la
cuestión de la comprensión resulta ser
problemática sólo en contadas ocasiones. Con
tal que las realizaciones se adquieran en
contextos en los que éstas se acostumbran a
emplear, las comprensiones surgirán de un
modo natural. Las razones para llevar a cabo
acciones o para ofrecer explicaciones son
patentes e incontrovertidas, y quienes las
aprenden las adquieren por rutina. Los modos
de
adquisición
de
habilidades
son
simplemente una amalgama de conocimiento
sensoriomotor y simbólico; el individuo
competente aprende fácilmente el modo de ir
y
venir
entre
estas
modalidades
de
conocimiento y a integrarlas para realizar la
labor que tiene entre manos. Lo que se dice
de la costura, del patinaje o del canto cuadra
con el modo en que se cose, patina o canta,
del mismo modo que los gestos o las
representaciones dan un apoyo añadido a la
maestría de estas habilidades. Claro que
puede
haber
disyunciones
entre
el
conocimiento sensoriomotor y el conocimiento
simbólico de primer orden. Tomemos, por
ejemplo, la demostración clásica de la
conservación dada por Piaget. Los niños
preescolares creen que un vaso en el que el
agua alcanza un nivel más alto debe contener
más agua que otro vaso en el que el agua
alcanza un nivel menor, incluso en el caso de
que este último sea considerablemente más
ancho. En docenas de estudios de la
conservación de líquidos llevados a cabo
durante décadas, se ha establecido que es
menos probable que tales niños, en apariencia
no conservadores, den un juicio equivocado si
ellos mismos llevan a cabo el vertido o si se
les aparta de la vista los vasos en los que el
agua ha alcanzado diferentes niveles y el
sujeto conoce sólo el hecho de que el agua se
ha vertido de un vaso a otro. Se da también el
caso de que las palabras, y particularmente la
ambigüedad de los términos más y menos
(¿más o menos qué?) a veces confunden a los
sujetos; si se permite a éstos simplemente
escoger cuál de los dos vasos de zumo o de
los dos montones de chocolatinas prefieren,
aparecen inicialmente como conservacionistas
genuinos.
El punto clave aquí no es la habitual ausencia
de
conflicto
entre
representaciones
sensoriomotrices y simbólicas; más bien lo
que debiera señalarse es que, incluso en
ausencia de formación escolar formal, los
niños
pronto
reconcilian
estas
conceptualizaciones contrastantes de una
misma situación. Puede que haya mecanismos
neuronales que faciliten la reconciliación entre
las formas más antiguas de conocimiento
implicadas en la discriminación sensorial y la
actividad motriz, y el uso familiar, bien
arraigado, de sistemas simbólicos de primer
orden. O, posiblemente, los padres u otros
habitantes de la comunidad faciliten una
reconciliación
entre
concepciones
aparentemente contradictorias que surgen de
las formas de representación simbólicas y
sensoriomotrices. Si el niño está preparado
para una reconciliación, le puede resultar de
ayuda escuchar la precisión al estilo de
hermano mayor <<parece que aquí haya
más, pero realmente si viertes el agua en este
vaso vacío, verás que los niveles de agua son
realmente los mismos>>.
No quiero suponer con ello que todo
aprendizaje altamente contextualizado esté
libre de problemas. Ciertamente, algunos
estudiantes
aprenderán
mucho
más
rápidamente que otros en la situación de
aprendizaje de un oficio, ya porque tengan
una
combinación
más
apropiada
de
inteligencias, ya porque su estilo de
aprendizaje sea más compatible con el estilo
de enseñanza del maestro del oficio. Tampoco
quiero afirmar que las comprensiones en
profundidad
aparezcan
necesaria
o
automáticamente; sin duda algunos maestros
se sienten felices aceptando realizaciones
derivativas, y algunos alumnos se contentan
tan sólo con imitar lo que ven ante sus ojos.
Sin embargo, en una situación así es menos
probable que un aprendiz malinterprete
radicalmente
la
naturaleza
de
los
comportamientos deseados, y por lo general
el modelo se presenta de modos tan
diferentes, durante un período tan amplio de
tiempo, que el aprendiz llega finalmente a
dominar la habilidad deseada con cierto grado
de flexibilidad. El aprendiz puede ser todavía
incapaz de reflexionar, o explicar, la actividad
dominada, pero estos fallos carecen de
importancia para la mayoría de propósitos.
La escolarización introduce algunas otras
formas de conocer el mundo. El impulso inicial
que da origen al establecimiento de la escuela
es la necesidad que tienen los individuos
jóvenes de dominar diversas suertes de
sistemas
notacionales.
Aunque
existen
razones legítimas para la adquisición de estas
capacidades de leer y escribir, su lógica
característica demostrará ser obscura para los
niños pequeños, así como los modos en que
tienen que aprenderla resultarán ser extraños
para la mayoría de los estudiantes. Con todo,
especialmente
si
los
alumnos
asisten
regularmente y el régimen educativo continúa
el tiempo suficiente, la mayoría de niños
adquirirán las útiles capacidades de lectura y
escritura y justificarán de este modo la
inversión en tiempo y dinero hecha en su
educación.
De qué modo y dónde aplicar estas
capacidades de lectura y de escritura es algo
que resulta mucho menos evidente. Por
razones ritualistas o religiosas, el dominio de
un lenguaje sagrado puede ser esencial. De
no ser así, la capacidad de leer un texto
religioso en una lengua extranjera o muerta
tiene un valor pragmático escaso, a menos
que se esté aprendiendo una profesión en la
que estos textos existan en esta lengua (como
por ejemplo, en el caso de un físico en la Edad
Media). A menos que maestros, padres y otros
adultos respetados hagan uso de estas
habilidades en sus vidas diarias, los propósitos
manifiestos de las capacidades de lectura y
escritura seguirán siendo oscuros. Durante la
época pre-revolucionaria en Norteamérica, un
buen número de colonos adultos aprendieron
a leer a fin de ser capaces de informarse
acerca de la posibilidad de una revolución
145
política en sus propias comunidades. Los
educadores latinoamericanos, como Paolo
Freire, habían confiado en que un impulso
político similar facilitaría la labor del
aprendizaje del español o del portugués por
parte de las masas de ciudadanos con un bajo
nivel cultural.
Más allá de la simple capacidad de leer y
escribir, una misión adicional de las escuelas
es transmitir conceptos, redes de conceptos,
estructuras
conceptuales
y
formas
disciplinarias de razonamiento a sus alumnos.
Estos temas generalmente tienen cierta
relación con las áreas en las que los
estudiantes están, por lo común, interesados,
y acerca de las cuales han desarrollado teorías
intuitivas, esquemas explicativos afines;
después de todo, la ciencia trata del mundo
natural, así como la historia expone el relato
del propio grupo y de otros grupos relevantes
amigables u hostiles.
En la medida en que estos materiales se
presentan
simplemente
como
listas
o
definiciones que han de memorizarse, los
estudiantes que se aplican a la labor
directamente por regla general los pueden
dominar. Sin embargo, el currículo de la
escuela debe ir más allá de una enumeración
repetitiva de hechos e introducir a los alumnos
en los modos de pensar usados en las
distintas disciplinas. Tal introducción implicaría
exponerlos
a
nuevos
modos
de
conceptualización de entidades que les son
familiares o extrañas, ya sean leyes que rigen
los objetos en el mundo físico, o los modos en
que los historiadores conceptualizan los
acontecimientos.
El contenido de las diversas disciplinas se
encuentra normalmente en formas bastante
alejadas de las concepciones que el estudiante
lleva consigo al aula. El alumno aprende las
leyes de la física o las causas de la guerra
leyendo un libro de texto o escuchando la
lección del maestro. Así pues, el desafío para
el educador es triple: a) Introducir estas
nociones a menudo difíciles o contraintuitivas
a los estudiantes; b) asegurar que este nuevo
conocimiento queda finalmente sintetizado
con las ideas anteriores si son congruentes
entre sí; c); asegurarse que el contenido
disciplinar más nuevo suplante a los
estereotipos o concepciones previamente
sostenidos que en cierto modo socavarían o
chocarían con las nuevas formas de
conocimiento.
Por
lo
menos
podemos
confrontar
directamente las razones primarias de por qué
la escuela resulta difícil. Es difícil, primero,
146
porque buena parte del material presentado
en la escuela les resulta ajeno a muchos
estudiantes, si no inútil, y el tipo de contexto
de apoyo proporcionado por alumnos de
generaciones anteriores se ha visto debilitado.
Resulta difícil, en segundo lugar, porque
algunos de estos sistemas notacionales,
conceptos, estructuras, y formas epistémicas
no se dominan fácilmente, en especial por
parte
de
estudiantes
cuyas
fuerzas
intelectuales pueden estar en otras áreas o
enfoques. Así, por ejemplo, los estudiantes
con mayor fuerza en las esferas espacial,
musical o personal puede que encuentren la
escuela mucho más exigente que los alumnos
que casualmente poseen la combinación de
inteligencias lingüísticas y lógicas que permite
mantener una relación cordial con el texto. Y
resulta difícil, en un sentido más profundo,
porque
estas
formas
escolares
de
conocimiento pueden realmente consolidarse
con las formas anteriores extremadamente
vigorosas del conocimiento sensoriomotor y
simbólico, que ya han evolucionado hasta un
elevado grado incluso antes de que el niño
ingrese en la escuela.
La educación para la comprensión se puede
producir sólo si los estudiantes se hacen de
algún modo
capaces
de integrar las
modalidades de conocimiento preescolares
con las escolares y disciplinares; y si esta
integración no demuestra ser posible, son
capaces de suprimir o sustituir las formas
preescolares de conocimiento en provecho de
las escolares. Finalmente, los estudiantes
precisan ser capaces de estimar cuándo una
forma preescolar de conocimiento puede
abrigar una forma de comprensión diferente, o
incluso más profunda, de la forma de conocer
aprendida en la escuela y relacionada con la
disciplina.
Hasta aquí he hablado de las dificultades de la
escuela en lo que se refiere a los problemas
experimentados por los estudiantes cuando se
les pide que piensen en nuevas clases de
conceptos y formas. Incluso en el entorno
escolar más alegre, un régimen como éste
puede plantear problemas. Sin embargo, tal
como he mostrado en el capítulo anterior, las
limitaciones igualmente gravosas bajo las que
las mismas escuelas tienen que operar
magnifican las limitaciones humanas en el
aprendizaje. Aunque sería deseable para los
maestros que trabajan directamente con
grupos pequeños y bien motivados de
estudiantes, la mayoría de las escuelas están
cargadas de grupos grandes, reglas y
regulaciones onerosas, nocivas demandas de
responsabilidad, y estudiantes que tienen
muchos
problemas
personales.
No
es
asombroso que una educación ajustada a la
comprensión tenga una baja prioridad en tales
escuelas; por su naturaleza, las instituciones
burocratizadas tienen dificultad para tratar
fines que ni tan sólo pueden cuantificarse
fácilmente.
De hecho, lo que parece haberse desarrollado
en la mayor parte del mundo escolar es una
incómoda suerte de distensión. Los maestros
piden que los estudiantes respondan a tipos
de problemas programados, que dominen
listas de nombres, y que memoricen y que
faciliten definiciones cuando se les solicita. No
piden que los estudiantes intenten reconciliar
sus formas de comprensión anteriores,
parciales, con las notaciones y conceptos de la
escuela; en lugar de ello se ocupan sólo de las
últimas formas de conocimiento, esperando
que los estudiantes puedan, más tarde,
desarrollar las reconciliaciones por su propia
cuenta. Tampoco los maestros plantean
problemas arduos que forzarían a sus alumnos
a esforzarse al máximo de nuevas maneras y
que harían que se corrieran riesgos que
empeorarían la imagen de los estudiantes y
del maestro.
Para decirlo con mis propias palabras, ni
maestros ni alumnos quieren <<arriesgarse a
la comprensión>>; más bien, se contentan
con <<compromisos de respuesta correcta>>
más seguros. Bajo tales compromisos, ambos
–maestros y estudiantes- consideran que la
educación es un éxito si los alumnos son
capaces de proporcionar respuestas que se
han sancionado previamente como correctas.
Ciertamente, a largo plazo, tal compromiso no
es muy feliz, ya que no se pueden producir
compromisos genuinos mientras se acepten
realizaciones
ritualizadas,
repetitivas
o
convencionalizadas.
Sin duda los educadores han llegado a este
compromiso por muchas razones, y no es la
menos importante que la distancia que existe
entre las comprensiones intuitivas de los
estudiantes y las comprensiones mostradas
por los expertos disciplinares es muy grande.
Las respuestas escolares –compromisos de
respuesta correcta- parecen ser un punto
medio viable entre estas formas dispares de
comprensión. Pero no ha sido hasta estos
últimos años cuando se ha hecho evidente la
magnitud de la disyunción existente entre las
formas de comprensión escolares y no
escolares. Ésta ha sido el área de mayor
preocupación para un grupo de especialistas
que se llaman a sí mismos <<científicos,
cognitivos interesados en la educación>>, o
<<educadores interesados en la investigación
científica cognitiva>>. Los nombres de
muchos de estos investigadores se encuentran
en las notas que se introducen en los estudios
importantes pero resulta apropiado hacer
mención especial de la obra de Michael Cole,
Jean Lave, Lauren Resnick, Sylvia Scribner y
sus colaboradores. Su obra ha influido en gran
medida en mi propio pensamiento, y da forma
a buena parte de la discusión que sigue.
Tal como ya he sugerido, cada disciplina, y
quizá cada subdisciplina, plantea sus propias
formas peculiares de dificultades, sus propias
limitaciones, que deben abordarse. Las
disyunciones
entre
las
comprensiones
intuitivas de la historia y las versiones
formales encontradas en la escuela no son
directamente comparables a las disyunciones
que se encuentran en la física, las
matemáticas o en las artes. Estas distinciones
no deben ser de ningún modo minimizadas
pero será útil a partir de aquí y en adelante
agrupar
estas
disyunciones
bajo
tres
apartados principales. En el caso de la ciencia
y de las áreas relacionadas con la ciencia,
hablaré de concepciones erróneas que los
alumnos traen consigo a sus estudios. En el
caso de las matemáticas, hablaré de
algoritmos rígidamente aplicados. Finalmente,
en el caso de los estudios no científicos,
particularmente aquellos que se realizan en
humanidades y artes, hablaré de estereotipos
y simplificaciones.
Como creo que este tipo de dificultades se
puede tratar, en este capítulo y en el siguiente
las
presentaré
con
cierto
detalle.
Consiguientemente, en los capítulos 11 y 12
sostengo que las concepciones erróneas se
estudian
de
modo
más
eficaz
en
<<encuentros cristobalianos>>; que los
algoritmos aplicados rígidamente requieren
exploraciones
de
dominios
semánticos
adecuados; y que los estereotipos y las
simplificaciones apelan a la adopción de
perspectivas múltiples.
Antes de entrar en líneas específicas de
investigación, debo subrayar dos puntos. En
primer lugar, debo insistir en que no existe
ninguna línea bien marcada que distinga las
concepciones erróneas de los estereotipos. De
hecho,
las
dificultades
suscitadas
en
matemáticas y en ciertas ciencias sociales
parecen caer a medio camino entre la
concepción errónea prototípica en física y el
estereotipo prototípico en historia o en las
artes.
Principalmente
por
razones
programáticas he dividido los datos sobre
estas dificultades en dos amplias porciones.
Las concepciones científicas y matemáticas
erróneas serán discutidas en el resto del
147
presente
capítulo,
y
los
estereotipos
encontrados en las áreas restantes del
programa de estudios formarán el contenido
temático del capítulo 9.
Debo también conceder que el uso de los
términos
<<concepción
errónea>>
y
<<estereotipos>> comporta riesgo; estos
términos pueden implicar que las opiniones de
los
jóvenes
alumnos
sean
totalmente
inadecuadas y que las opiniones de los niños
mayores o de los expertos disciplinares sean
netamente
superiores.
De
hecho,
sin
embargo, la situación demuestra ser mucho
más compleja. Existen razones de carácter
fundamental que subyacen a las opiniones
mantenidas por los niños pequeños, y a
menudo
estas
perspectivas
abrigan
importantes ideas, que pueden haber perdido
los niños mayores y puede que parezcan
oscuras o lejanas a los alumnos noveles.
Igualmente, no existe una ruta llana que vaya
de las concepciones erróneas a las correctas,
desde los algoritmos rígidamente aplicados a
un flexible comercio entre formalismos y sus
referentes, desde estereotipos a opiniones
maduras múltiplemente matizadas. Todas las
comprensiones son parciales y sujetas al
cambio; con mucho, más importante que
llegar a <<opiniones correctas>> es una
comprensión de los procesos mediante los que
se reformulan las concepciones erróneas o se
disuelven los estereotipos. A causa de su
vivacidad y sugestividad, sigo empleando aquí
los términos <<concepciones erróneas>> y
<<estereotipos>>; sin embargo, sería más
exacto
hablar
de
<<comprensiones
tempranas>> y de <<formas de comprensión
más elaboradas>>.
Malentendidos en física
Quizá los ejemplos más espectaculares de los
malentendidos estudiantiles son los tomados
de la física. Los estudiantes norteamericanos
dirigidos por una elite tecnológicamente
orientada de universidades han recibido
durante un cierto número de años una
formación en ciencias generales o ciencia
natural, y muchos han estudiado por lo menos
un año de física. Así, durante la época en la
que prosiguen el estudio de la física al nivel
universitario, deben haber adquirido por lo
menos una familiaridad lógica con los
conceptos y las estructuras de la mecánica
newtoniana. Tales estudiantes consiguen, de
hecho, elevadas puntuaciones en pruebas
estandarizadas sobre el conocimiento de la
física, y probablemente consigan los puestos
148
de honor cuando se examinen al final de un
semestre o un año de física universitario.
¿Qué sucede cuando a estos estudiantes se
les pone a prueba o se les examina de su
conocimiento de la física en un contexto ajeno
al aula? ¿Qué sucede cuando tienen que
basarse
en
el
conocimiento
que
ostensiblemente han alcanzado a través de
algunos semestres durante años, a fin de
explicar una demostración o dar cuenta de un
nuevo fenómeno fuera del laboratorio?
Veamos.
El investigador Andrea DiSessa ideó un juego
llamado Target (Objetivo), que se juega en un
entorno
computarizado
con
un
objeto
simulado llamado dinatortuga. La dinatortuga
se puede mover alrededor de una pantalla de
ordenador mediante órdenes como adelante,
derecha, izquierda o patada; esta última
orden da a la dinatortuga un impulso en la
dirección en la que el objeto simulado está
realmente orientado. Característicamente la
dinatortuga recibe órdenes del tipo derecha 30
(grados o adelante (100) pasos.
La meta del juego es dar instrucciones a la
dinatortuga, para que ésta de en un blanco y
lo haga con la mínima velocidad de impacto.
Se introduce a los participantes en el juego
mediante una breve descripción de las
órdenes y una prueba práctica, en la que
tienen la oportunidad de aplicar unos pocos
golpes con un pequeño mazo de madera a una
pelota de tenis sobre una mesa.
Descrito así, el juego suena bastante simple y,
de hecho, tanto los niños de la escuela
elemental como los estudiantes universitarios
de física se entregan a él con entusiasmo y
confianza. Sin embargo, casi todo el mundo
fracasa tristemente en ambos niveles de
experiencia. La razón, en resumen, es que el
éxito en el juego requiere la comprensión y
aplicación de las leyes del movimiento de
Newton. Para lograr ganar, el jugador tiene
que ser capaz de tener en cuenta la dirección
y la velocidad con la que ya se ha ido
moviendo la dinatortuga. Sea cual sea su
instrucción formal, sin embargo, los jugadores
de este juego se revelan aristotélicos
empecinados. Suponen que, con tal que
apunte directamente la dinatortuga
al
objetivo, tendrán éxito, y quedan perplejos
cuando la patada no redunda en la deseada
colisión.
Examinemos qué ocurrió con una estudiante
del MIT de nombre Jane, a la que DiSessa
estudió intensivamente. Jane sabía todos los
formalismos que se enseñan durante el primer
año universitario de física. Bajo circunstancias
apropiadas de manual podía sacar la ecuación
F = ma, podía recitar fielmente las leyes del
movimiento de Newton, y podía emplear los
principios de la suma de vectores cuando se le
pedía que lo hiciera en grupos de problemas.
Sin embargo, tan pronto como empezaba a
jugar, adoptaba las mismas prácticas que los
alumnos de la escuela elemental, suponiendo
que la tortuga se desplazaría en la dirección
de la patada. Durante media hora aplicó esta
estrategia inapropiada. Sólo cuando se
convenció de que esta estrategia no
funcionaria hizo la observación fundamental
de que un objeto no dejaría su movimiento
anterior al coletazo precisamente porque se
da una patada en una determinada dirección.
El hecho de darse cuenta de ello condujo
finalmente a la experimentación en la que la
velocidad (o la velocidad en una determinada
dirección) de la dinatortuga se tomó
finalmente en consideración.
DiSessa explica el comportamiento de Jane
como sigue:
Ya hemos discutido la notable similitud del
grupo de estrategias (de Jane) con las
mostradas por niños de 11 y 12 años de edad.
Pero lo que resulta igualmente notable es el
hecho de que no relacionaba (de hecho
durante un momento no podía hacerlo) el
cometido con el que se enfrentaba en el juego
con las clases de física que había recibido. No
era que no pudiese hacer los análisis
característicos de la física; su suma vectorial
era, en sí misma, impecable. Se trataba más
bien de que su física ingenua y la física que
había aprendido en clase permanecían no
relacionadas, y en este caso aplicaba su física
ingenua... Se podría imaginar la física que se
aprende en las aulas operando dentro de un
esquema simbólico consciente tipificado por
entidades discretas con relaciones explícitas y
bien definidas, mientras la física ingenua
funcionaría de un modo menos integrado –
más al modo de los esquemas de acción de
que habla Piaget.
Claro que, sería perjudicial sacar excesivas
conclusiones a partir del simple fallo de una
estudiante en el momento de basarse en su
instrucción formal al enfrentarse con un juego
por ordenador. Pero el comportamiento de
Jane resulta ser bastante típico de lo que se
encuentra
cuando
se
plantean
a
los
estudiantes con formación en física o en
ingeniería problemas fuera de los estrictos
confines del aula –es decir, fuera de lo que se
podría denominar el contexto texto-examen-.
A continuación presentamos algunos ejemplos
sacados de una amplia literatura sobre el
tema:
- La física clásica enseña que los objetos se
mueven en línea recta cuando no actúa
sobre ellos ninguna fuerza externa. Se
muestra a los estudiantes un diagrama o un
aparato que está en movimiento –pongamos
por caso, un tubo en movimiento circular- y
se les pide que predigan la trayectoria de un
objeto que se ha lanzado a través del
aparato y sale entonces disparado del tubo.
Casi la mitad de los sujetos que habían
estudiado física indican su creencia de que el
objeto seguirá moviéndose de un modo
circular incluso después de haberse liberado
del tubo.
- Resulta interesante que los estudiantes no
expresan las leyes del movimiento; más
bien articulan las leyes que están en
desacuerdo con las leyes físicas formales.
Tal como lo expresan, un objeto que se
mueve por un tubo que gira adquiere una
<<fuerza>> o un <<momentum>> que
hace que continúe con un movimiento
circular una vez que ha salido del tubo.
Después de un momento, sin embargo, esta
fuerza se disipa y la trayectoria en realidad
se torna rectilínea.
- Se pide a los estudiantes que designen las
fuerzas que actúan sobre una moneda que
se ha lanzado al aire y ha alcanzado el punto
medio de su trayectoria. En un estudio,
mencionado sucintamente en el capítulo 1,
el 90% de los estudiantes de ingeniería que
todavía no habían hecho su curso de
mecánica y el 70% de los que lo habían
hecho respondieron incorrectamente. En
general, indicaban la existencia de dos
fuerzas, una de dirección descendente que
representaba la fuerza de gravedad y otra
que apuntaba hacia arriba que representaba
<<la fuerza hacia arriba original con la que
salía despedida de la mano>>. De hecho,
sin embargo, una vez que la moneda había
sido lanzada sólo se halla presente la fuerza
gravitacional (i exceptuamos una cierta
cantidad insignificante de la resistencia que
ofrece el aire). El investigador John Clement
explica que la mayoría, ya hayan o no
superado un curso de mecánica, no son
capaces de comprender que un objeto puede
seguir moviéndose en una dirección dada
aunque la única fuerza aparentemente
operativa sobre él sea ejercida en una
dirección opuesta.
- A los estudiantes más avanzados que han
seguido un curso en teoría especial de la
relatividad se les pide que razonen en voz
149
alta cuando buscan la solución a los
problemas planteados por investigadores
cognitivos. Un problema considera el
funcionamiento de un reloj solar; el segundo
implica la sincronización de relojes distantes.
Los estudiantes son capaces de repetir de
nuevo y de un modo fiel las principales
afirmaciones de la teoría de la relatividad,
según las cuales las propiedades físicas y
temporales han de considerarse a la luz de
un marco particular de referencia. Y con
todo los estudiantes muestran en sus
respuestas que de hecho se atienen a una
creencia en un espacio y tiempo absolutos.
Incluso un tutor del curso <<muestra una
firme devoción newtoniana hacia una
imagen mecanicista del mundo, que precisa
que los objetos tengan propiedades fijas
como longitud, masa, etc. Y que las
explicaciones de los fenómenos se den en
función de estos objetos y de sus
interacciones>>.
Sólo
cuando
los
estudiantes y el tutor se enfrentan con las
inconsistencias que existen entre las
afirmaciones que integran los modelos
newtoniano y einsteiniano del universo
empiezan a abordar los problemas de la
forma apropiada.
- Los alumnos de la escuela elemental y
media reciben una formación en el hecho de
que las diferencias entre las estaciones son
causadas no sólo por la distancia física de la
tierra respecto del sol sino más bien por el
ángulo con que los rayos del sol atraviesan
la
atmósfera
terrestre.
Los
alumnos
aprenden a repetir de corrido esta respuesta
cuando se les pregunta directamente por la
cuestión. Sin embargo es evidente que no
creen realmente en los datos científicos,
puesto que tan pronto como la pregunta se
les plantea en una forma modificada,
vuelven a una explicación basada en la
distancia física. Incluso la creencia en un
mundo plano demuestra ser vigorosa.
Habiendo concedido que el mundo es
redondo, los estudiantes regresan a un
compromiso: al igual que un pomelo que se
ha cortado por la mitad, la tierra es redonda
en la base pero sigue siendo cómodamente
plana por arriba.
Esta lista de sorprendentes concepciones
erróneas y realizaciones fallidas podría
ampliarse fácilmente, pero la cuestión general
debe quedar clara. Casi todos los estudiantes
sin una instrucción científica formal y un
porcentaje desconcertantemente alto de los
que tienen una instrucción científica formal
ofrecen
explicaciones
que
están
en
desacuerdo
con
las
simples
y
bien
150
establecidas leyes del movimiento y de la
mecánica. No es simplemente un caso de pura
ignorancia del principio investigado; muchos
de los estudiantes conocen y pueden enunciar
las leyes sobre las que se deben basar.
Tampoco es un caso de errores factuales; a
los estudiantes no se les pregunta si el sol es
una estrella o si un delfín es un pez. Sin duda
algunos estudiantes, ciertamente, responden
correctamente, y en muchas casos el grupo
con el que se compara a los estudiantes
universitarios tiene una edad entre diez y
doce años, en lugar de nuestra proverbial
edad de cinco años. Con todo, las consistentes
concepciones
erróneas
mostradas
por
estudiantes bien instruidos en ciencia son
desconcertantes.
Empezamos a comprender lo que aquí sucede
cuando recordamos las vigorosas teorías de la
materia que los niños desarrollan durante los
primeros años de vida. Los investigadores de
las ciencias de la educación se refieren a las
ideas centrales que ciñen estas teorías en
términos de <<primitivas>>. En virtud de sus
interacciones sensoriomotrices y simbólicas
con el mundo, los niños pequeños desarrollan
<<primitivas>> del siguiente tipo: los
agentes aplican fuerzas a objetos, estas
fuerzas se transfieren a aquellos objetos,
permitiéndoles continuar durante un momento
antes
de
que
<<se
desvanezcan
gradualmente>>; se puede decir qué cantidad
de fuerza ha sido impuesta a los objetos
observando sus trayectorias; si uno quiere
que algo vaya en una determinada dirección,
debe empujarlo en esa dirección y seguirá el
curso deseado; todas las cosas caen, pero las
cosas pesadas caen más rápido; la fricción se
produce sólo cuando las cosas se mueven; el
calor percibido viene determinado por la
distancia respecto a la fuente de calor; y así
sucesivamente.
Lo
importante
acerca
de
estas
<<primitivas>>
no
es
que
estén
completamente equivocadas o carezcan de
cualquier utilidad. De hecho, se desarrollan y
perduran
porque
demuestran
ser
suficientemente funcionales en el mundo del
niño pequeño y pueden aprovecharse con
cierta utilidad incluso en el mundo adulto. Lo
que resulta sorprendente es que incluso los
estudiantes con instrucción formal recaen en
estas <<primitivas>> muy fácilmente cuando
se enfrentan con un problema, un acertijo o
fenómeno exterior al limitado en torno de un
aula o examen de ciencia.
Nos podemos mover hacia una explicación de
estos sorprendentes resultados analizando el
problema del modo siguiente. Por un lado, las
lecciones de la clase de física se aprenden de
tal
modo
que
pueden
producirse
en
determinados contextos de redacción de
informes, especialmente con las tareas para
casa o las pruebas en el aula. La
memorización de determinadas clases de
demostraciones, definiciones y ecuaciones es
suficiente,
particularmente
cuando
los
estudiantes saben de antemano la forma que
estos informes van a adoptar. Con tal que las
preguntas se planteen en un cierto marco
esperado, parecerá que los estudiantes
comprenden, y la condición esencial de la
enseñanza de la ciencia se habrá respetado,
prevaleciendo el compromiso de la respuesta
correcta.
Sin embargo, cuando el estudiante no está
preparado para esperar que se invoque un
determinado elemento del conocimiento físico,
se invoca fácilmente un segundo y más
poderoso conjunto de mecanismos. Se trata,
en efecto, de las bien enraizadas teorías de la
materia que se basan en las <<primitivas>>
fenomenológicas que se formaron en los
primeros años de la vida. Estos principios,
nunca
abiertamente
examinados,
nunca
confrontados con las leyes de la física, surgen
espontáneamente tan pronto como un nuevo
problema se presenta en el horizonte. Y es por
esto que, por lo visto los adolescentes de
dieciocho años, en apariencia competentes,
actúan de un modo poco diferente de los niños
de siete años.
Sería engañoso sugerir que las explicaciones o
concepciones correctas son necesariamente
más sofisticadas o complejas que las
concepciones erróneas, aunque en el caso de
la relatividad sí que sería así. (De hecho, en
algunos casos, las explicaciones correctas
pueden ser consideradas como más simples,
porque se ha designado que expliquen
mundos idealizados, como por ejemplo
mundos sin fricción). La siguiente se ajusta
más a la verdad.
Cada persona, por el hecho de vivir como ser
humano en un mundo con ciertas dimensiones
físicas y sociales, desarrolla una colección
completa de conceptos, esquemas y marcos
que lleva consigo al intentar jugar juegos,
explicar fenómenos o simplemente abrirse
paso por el mundo. Algunos de estos
esquemas se obtienen más fácilmente en un
contexto dado, mientras que en otro pueden
evocarse, dependiendo de circunstancias
particulares,
indicaciones
o
esfuerzos
especiales.
Por tomar un ejemplo, al intentar comprender
un fenómeno como la electricidad, los
estudiantes se apoyan en modelos mentales
disponibles como <<agua corriente>> o
<<conglomeración
numerosísima>>.
El
modelo que se invoca, el acuático o el otro,
dependerá de factores como el léxico utilizado
por un libro de texto, su preferencia previa
por uno de los modelos, y su propia
experiencia con los cables de electricidad, con
las tormentas, las baterías u otros fenómenos
o aparatos eléctricos. En principio este
procedimiento de búsqueda del modelo más
apropiado e ilustrativo no es diferente del que
se plantearon los físicos que lucharon durante
siglos para determinar si es mejor considerar
que la luz está compuesta de partículas o de
ondas o una extraña mezcla de estas dos
cosas. La meta de la educación científica
efectiva es ayudar a los estudiantes a
comprender por qué determinadas analogías,
modelos mentales o esquemas se consideran
ahora más apropiados para la comprensión de
un fenómeno o un conjunto de fenómenos.
Este estado de cosas –una comprensión
realizada- puede llegar a merecer la
aprobación sólo si los estudiantes se
familiarizan
con
los
nuevos
modelos,
comprenden las razones que los sustentan,
perciben por qué son más apropiados que los
modelos anteriores y concurrentes que puede
que conserven aún su atractivo, y sean así,
pues, capaces de basarse en ellos cuando se
encuentren con un nuevo problema, acertijo o
fenómeno. No es una labor menor –incluso
para los propios físicos-. En el capítulo 11
sugiero que una vía prometedora hacia esa
comprensión perfeccionada es la creación de
encuentros cristobalianos: situaciones en las
que los primeros modelos o concepciones
erróneas de los estudiantes se enfocan
intensamente gracias a una experiencia que
pone en duda directamente la viabilidad del
modelo que ellos han favorecido.
Concepciones erróneas en la biología
La física, claro está, es la más difícil de las
ciencias (excepto, quizá, para los físicos) y se
podría especular que concepciones erróneas
comparables se encontrarían con menor
frecuencia en otras disciplinas, como por
ejemplo la biología.
Es cierto que determinadas concepciones
erróneas de la primera infancia se resolverán
durante los años de escolaridad, incluso
quizás en ausencia de una tutela explícita.
Como Susan Carey ha demostrado, los niños
de
diez
años
han
abandonado
las
concepciones de que sólo los objetos móviles
están vivos, que los seres humanos son
151
prototipos para todos los animales y que todas
las funciones biológicas están bajo control
espontáneo, ya que a este conjunto de
<<concepciones biológicas populares>> lo
sustituyen por una teoría profana de la
biología que es por lo menos más o menos
útil. Según esta teoría, los organismos
biológicos
se
caracterizan
por
una
determinada estructura física y por la
capacidad de llevar a cabo funciones como
comer, respirar, crecer y morir; se considera
que las plantas y los animales son seres vivos,
pero no así los objetos inanimados; los seres
humanos no tienen un estatuto especial en el
reino animal; y la pertenencia a una cierta
categoría de especie vienen determinada por
la constitución subyacente, más que por las
apariencias visibles.
Sin embargo, cuando se investiga más a fondo
el contenido temático de la biología,
encontramos
concepciones
erróneas
y
primitivas que se disponen con la misma
exactitud que las encontradas anteriormente
en la física. La comprensión de la teoría de la
evolución parece que está tan minada como la
comprensión de las leyes del movimiento
newtonianas; incluso estudiantes con dos
años de formación en biología siguen
mostrando
comprensiones
erróneas
de
carácter
elemental.
Así
pues,
aunque
abandonan la posición creacionista defendida
por la Biblia, los estudiantes siguen aceptando
las explicaciones lamarckianas según las
cuales las características adquiridas en una
generación (la jirafa que se ve obligada a
estirar el cuello más hacia lo alto para
conseguir alimentarse de las hojas de las
copas de los árboles, cuya escasez las dispone
en una posición cada vez más alta) pueden
transmitirse a la siguiente generación. No
consiguen distinguir entre los cambios que se
pueden observar en un momento histórico
dado y las posibilidades de que estos cambios
sena manifiestos en futuras generaciones,
atribuyendo los cambios a modificaciones
medioambientales en lugar de a un proceso
aleatorio de mutación y de selección natural.
Los estudiantes muestran también una
propensión a invocar explicaciones de tipo
teleológico, en las que la evolución se dirige
por
un
camino
preconcebido
hacia
determinadas metas extrínsecas. A los
estudiantes les resulta difícil comprender la
naturaleza no direccional de la evolución;
prefieren considerar las especies con una
evolución posterior, como si en cierto sentido
fueran mejores, más íntimamente próximas a
un ideal de perfección.
152
Las concepciones erróneas y las teorías
ingenuas abundan a través del dominio
biológico. Los procesos mediante los que las
plantas
elaboran
el
alimento
son
profusamente
mal
interpretados.
Los
estudiantes hacen referencia a una mezcla de
impresiones: que el suelo pierde peso a
medida que las plantas crecen en él, que el
suelo es el alimento de la planta, que las
raíces absorben el suelo, que la clorofila es
como la sangre de la planta, y que las plantas
no disponen de la clorofila durante el otoño y
el invierno, y por ello las hojas no pueden
conseguir alimento. El recurso a la intención y
al propósito es abundante; los camaleones
cambian de color a voluntad para esquivar a
sus depredadores. Las leyes que gobiernan la
herencia son también mal interpretadas. Por
ejemplo,
en
lugar
de
una
completa
comprensión
de
los
conceptos
de
heterocigocidad y de homocigocidad, los
estudiantes simplemente suponen que la
heterocigocidad es un efecto siempre que
observan un rasgo distribuido en una
proporción de 3 a 1, y suponen que estas
proporciones son exactas y no precisamente
promedios que salen de gran número de
observaciones.
Tampoco
los
procesos
celulares de la meiosis y de la mitosis se
comprenden bien; incluso ciertos estudiantes
de biología que tienen un <<nivel de
experto>> atribuyen de modo erróneo la
estructura de los cromosomas al número
(técnicamente, los ploides) de cromosomas.
Aunque las fuentes de estas concepciones
biológicas erróneas no se han estudiado en el
mismo grado de detalle en que lo han sido las
concepciones erróneas en física, parecen ser
operativas las mismas clases de principios.
Las tendencias más tempranas a considerar
que cualquier cosa que se mueve está viva
puede que se abandone, pero los estudiantes
todavía son propensos a creer que los
procesos biológicos reflejan las intenciones de
una sustancia viva (los parásitos intentan
destruir a sus anfitriones) o las tendencias
teológicas de un principio primordial como la
evolución (la perfección humana es la meta de
la evolución). Se supone que los procesos que
no pueden verse no existen mientas que de
poderlo ser se supone que tienen efectos
directos
inmediatos
sobre
su
entorno.
Finalmente, en vez de una comprensión
profundizada, los estudiantes recurren a
señales clave (como una proporción numérica
dada) como indicación de un principio como la
heterocigocidad.
Problemas en matemáticas: algoritmos
aplicados rígidamente
Quizá se podría argumentar que esta
disyunción entre, por un lado, el mundo como
describen científicos recónditos y el mundo
plural de la experiencia práctica, por el otro,
conduce a estas actuaciones frustantemente
pobres en ciencias como la física y la biología.
O quizá sea el hecho de que los libros de texto
pocas veces siguen una progresión ordenada,
sino que en su lugar cambian repentinamente
de un tema de un capítulo a otro. Quizás al
empezar a trabajar con las matemáticas, en
las que los alumnos han estudiado temas
durante toda una década, en las que el orden
de presentación es presumiblemente lógico, y
donde
<<simplemente>>
se
trata
de
manipular
esquemas
notacionales,
encontraremos una imagen más alegre.
Desgraciadamente no es así. De hecho, la
actuación en los problemas matemáticos
revela
sorprendentemente
clases
de
deficiencias análogas. Una vez más, los
estudiantes fallan característicamente tan
pronto como el problema se expresa de un
modo un poco diferente o se encuentra o
describe un ejemplo inesperado.
Un fascinante conjunto de estudios elaborados
por Jack Lochhead, John Clement y sus
colegas de la Universidad de Massachussets
en Amherst ha documentado la sorprendente
fragilidad de la comprensión matemática. Si
se dice que hay seis veces más estudiantes
que profesores y que hay diez profesores, casi
todo el mundo puede calcular inmediatamente
el número de estudiantes. Cuando se dice que
hay sesenta estudiantes y se pide el número
de profesores, la actuación es en la práctica
igualmente buena. Pero cuando se pide a los
estudiantes que escriban una forma que
refleje la proporción, utilizando E para
representar a los estudiantes y P para los
profesores, la mayoría de los estudiantes
universitarios fallan. (El lector puede intentar
este ejercicio antes de leer el siguiente
parágrafo).
¿Qué ocurre con ésta, en apariencia, sencilla
asignación? La mayoría de los estudiantes de
college escriben la fórmula 6E = P. Les parece
correcta.
Sin
embargo,
esta
fórmula
conduciría a la sorprendente conclusión de
que si hay 60 estudiantes, ¡habría 360
profesores (6 x 60 = 360)!
Puede parecer que se trata de una pregunta
capciosa, y es cierto que la aparición de la
palabra seis cerca de la palabra estudiantes
puede atraer a algunos de los que buscan
solucionar formalmente el problema a caer en
la trampa del 6E. El problema fundamental,
sin embargo, es que los estudiantes
universitarios no comprenden el principio
básico del álgebra de que las letras como la E
sustituyen a <<número de estudiantes>>, y
que
P
sustituye
a
<<número
de
profesores>>, y que las ecuaciones tienen
que desarrollarse sobre la base de estas
estipulaciones. En cambio, parecen creer que
las letras en las ecuaciones etiquetan
entidades concretas, como los profesores
reales o los mismos estudiantes. De un modo
aún más desconcertante, el equipo de
investigación
de
la
Universidad
de
Massachussets ha descubierto que esta
suposición demuestra ser en extremo vigorosa
y es consecuentemente muy difícil de
erradicar. Reflejando la línea de análisis que
he presentado aquí, los estudiantes pueden
aprender a memorizar la frase X se refiere al
número de cierta entidad..., pero vuelven a
las formas de aproximación anteriores e
inadecuadas una vez han salido del marco de
la instrucción.
Una comprensión insuficiente de la notación
algebraica
conduce
a
una
situación
desafortunada: siempre que los estudiantes
tienen que utilizarla en una situación descrita
de un modo determinado, tienen propensión a
errar. Sin duda, se puede hacer que los
estudiantes
mejoren
los
resultados
expresando el problema de un modo que les
permita
lograrlo,
incluso
cuando
no
comprendan la operación de la notación. Por
ejemplo, se podría mejorar la actuación sobre
el
problema
mencionado
anteriormente
diciendo <<el número de estudiantes equivale
a seis veces el número de profesores>>,
alentando de este modo a que el estudiante
escriba E = 6P y conducente a la ecuación
correcta 60 = 6 x 10. Pero con toda
seguridad,
este
tipo
de
soporte
es
exactamente lo que la comprensión no debiera
requerir.
En cierto sentido, resulta legítimo considerar a
estos estudiantes de álgebra albergando
concepciones erróneas –por ejemplo, la
creencia de que E representa los estudiantes
en lugar del <<número de estudiantes>>.
Pero estos estudiantes de álgebra ejemplifican
un problema fundamental en matemáticas, la
práctica
de
una
aplicación
rígida
de
algoritmos. Las formas en las que se
acostumbran a enseñar las matemáticas y las
formas en que los estudiantes aprenden
conspiran para producir una situación en la
que los estudiantes actúan adecuadamente
con tal que el problema se enuncie de un
153
modo determinado y por lo tanto puedan
<<conectar números o de los símbolos. En un
enfoque como éste los estudiantes prestan
atención a consideraciones de tipo sintáctico:
cuando se escucha que existen seis veces más
estudiantes que profesores, la respuesta que
se escribe, 6E = P, se desencadena con
facilidad y se invoca inmediatamente un
algoritmo. La comprensión verdadera va
mucho más allá de un enfoque sintáctico
como éste. Resulta más probable que los
estudiantes resuelvan con éxito una amplia
gama de problemas si han explorado el
dominio semántico apropiado –en este caso,
la relación entre estudiante y profesores, o de
una población con la otra- y han llegado a
comprender los modos en los que las
expresiones algebraicas pueden captar esa
situación.
Las concepciones matemáticas erróneas
surgen a través de todo el espectro de edades
y en las diversas áreas de las matemáticas.
Una medida de tipo empírico de la falta de
comprensión matemática, de hecho, es el
punto hasta el que, cuando se da una serie de
números, los estudiantes, de un modo
inmediato y reflexivo, empiezan a realizar
ciertas operaciones con ellos. Ya hemos
presenciado el deseo compulsivo por parte de
los preescolares, de los niños en las primeras
etapas de escolarización, de sumar cualquier
conjunto de números hablados o escritos con
el que por casualidad se encuentran. Por una
razón análoga, la mayoría de los estudiantes
se encuentran con dificultades cuando se les
pide por primera vez que sumen fracciones,
porque sencillamente proceden a sumar entre
sí
los
dos
numeradores
y
los
dos
denominadores. (Así, 1 y 1 se considera que
suman 2).
2+2= 4
Seguramente se puede suponer que las
respuestas equivocadas a muchas preguntas
de un examen de aptitud o de evaluación
serán la suma o el producto de dos números
en el problema; quienes elaboran las pruebas
saben que aquellos estudiantes que no saben
qué
hacer
sumarán
o
multiplicarán
sencillamente,
aplicando
rígidamente
el
algoritmo más relevante, y esperarán lo
mejor.
Las notaciones causan mucha confusión. Las
similitudes en la notación simbólica entre
decimales y los números enteros encubre
diferencias esenciales en sus significados. Por
ejemplo, en los números enteros, la posición
de las unidades es ocupada por el dígito que
está más a la derecha, mientras que en las
fracciones decimales, la posición de la unidad
viene señalada por la coma decimal (o, si no,
154
se puede considerar como el dígito que queda
inmediatamente a la izquierda de la coma
decimal). Los números enteros crecen a partir
del uno por agrupamientos de diez; en cambio
las fracciones decimales crecen de diez en
diez hacia la izquierda y decrecen de diez en
diez hacia la derecha de la coma decimal.
(Estas ideas resultan difíciles de expresar en
palabras, un hecho que puede contribuir a la
confusión del estudiante). Los estudiantes
deben llegar a comprender que el sistema
decimal utiliza notaciones y reglas numéricas
del tipo de las que gobiernan los números
enteros para representar cantidades que son
como fracciones. No es una labor fácil apreciar
que 0,6 es mayor que 0,5999 y menos que
sea 0,60001.
Uno de los obstáculos de naturaleza profunda
en el aprendizaje de las matemáticas afecta al
significado preciso de las palabras. En la
conversación
normal,
uno
posee
una
considerable libertad en lo referente al uso
que se haga del léxico, y esta libertad realza
el humor y el gusto del trato diario. Pero una
imprecisión como ésta puede tener resultados
fatales en el área de las matemáticas. El
investigador Pearla Nesher señala que la
simple palabra es puede adoptar por lo menos
cuatro expresiones simbólicas diferentes,
denotando igualdad, pertenencia a una clase,
existencia y participación. No conseguir
apreciar estas sutiles diferencias puede
conducir a una construcción errónea de un
problema.
Se ha propuesto que las prácticas lingüísticas
abrazadas por grupos culturales particulares
pueden hacer especialmente difícil, de vez en
cuando, un determinado tema tal como es
impartido actualmente. La educadora Eleanor
Wilson Orr ha documentado las graves
dificultades experimentadas por los jóvenes
de los barrios negros cuyo uso del lenguaje a
menudo no se ajusta estrechamente a los
usos precisos en los libros de texto de
matemáticas. Por ejemplo, esos estudiantes a
menudo dicen twice as less (<<dos veces
menos>> que simplemente no puede ser
equivalente a half as much (<<la mitad>>;
algunos estudiantes no distinguen entre una
localización
(cuando
se
representa
habitualmente por un punto) y una distancia
(representada como un segmento de línea) y
por lo tanto afirmarán <<(la ciudad de)
Aurora equals the distance from Cleveland to
Washington>> (K<<la ciudad de) Aurora
equidista de Cleveland y Washington>>);*
algunos combinan las palabras any y some así
como at y to, o for y of. Aunque estas
distinciones pueden no tener importancia en
una discusión ordinaria en un contexto rico,
pueden en cambio entrar en colisión con usos
en los libros de texto en los que se ha
pretendido una única denotación, y no otra.
Si los libros de texto matemáticos tienden a
ser implacables, los ordenadores programados
son aún menos flexibles. Una palabra o una
expresión en un lenguaje operativo de
ordenadores tiene un significado y sólo uno A
veces, en un esfuerzo para hacer que estos
lenguajes sean <<amables>> para los
usuarios, los creadores de lenguajes emplean
las palabras del lenguaje natural. Aunque este
gesto puede ser de ayuda para el acceso del
principiante y da entrada al ámbito general del
significado pretendido, finalmente puede ser
más confuso que útil, porque los estudiantes –
y
aquí
el
problema
demuestra
ser
generalizado a través de las líneas raciales y
étnicas- caen en la definición vulgar del
término y no en su definición técnica. Mis
colegas David Perkins y Rebecca Simmons
refieren la suposición de los estudiantes de
que si dan en un programa Pascal el nombre
LAR-GEST, el ordenador <<sabrá>> que tiene
que almacenar la más extensa de las series de
números que lee en esa variable, porque
<<sabe>> el significado de la palabra más
extensa.
Se pueden ver en funcionamiento la
disyunción entre el conocimiento intuitivo y el
conocimiento de sentido común por un lado y
la aparición de la sofisticación notacional por
el otro. Recientemente observé un niño de
ocho años que aprendía de qué modo medir
con una regla. Su objetivo era medir una
cartulina en forma de Y recortada. Al parecer,
si comprendía los procedimientos requeridos,
alinearía uno de los brazos de la Y poniéndolo
al nivel de la regla y leería entonces el número
en el otro extremo: <<cuatro centímetros>>,
<<cinco centímetros>>, incluso <<entre
cinco y seis centímetros>>. Entonces, sin
embargo, decidió medir el segmento corto o
embocadura que forma el extremo del brazo.
En este caso, situó el segmento en medio de
la regla y anunció que tenía <<siete
centímetros>>. Ciertamente no estimaba que
todas las medidas tienen que ser tomadas
desde el punto de origen (o su equivalente) y
que la medida representa la extensión del
*
Tendría que ser <<Aurora is half way from Cleveland
to Washington>> (Aurora equidista de Cleveland y
Washington). (N. del T.)
alejamiento respecto de un origen. En su lugar
simplemente aplicó el algoritmo de leer el
número que coincidía con su foco de atención.
Claro que este niño de ocho años sabía de un
modo sensoriomotor que la embocadura era
mucho más corta que el brazo de la Y y
cuando se le preguntó directamente <<¿cuál
es más largo?>>, fácilmente reconoció que el
brazo era más largo. Este fallo se produce
porque, en nuestros términos, no estimó la
correspondencia
entre
la
información
sensoriomotriz (qué segmento es más largo) y
la operación del sistema de medición. Se
asemejaba al niño al que se le preguntaba la
temperatura de dos recipientes acabados de
combinar, cada uno de los cuales contenía
agua a 10 grados, y que alegremente sumó
las cantidades y refirió que la temperatura de
la nueva mezcal era de 20 grados. En lugar de
integrar el algoritmo con el conocimiento
intuitivo, el niño permite que el algoritmo
dicte cuál es la respuesta.
Del
mismo
modo
que
se
producen
disyunciones entre el conocimiento intuitivo y
notacional, puede haber también curiosas
separaciones entre formas de conocimiento
notacional relacionadas per se. Paul Cobb ha
contado la historia de una niña pequeña que
sumaba 16 y 9 correctamente contando
(sumando simplemente cada una de las nueve
unidades a partir de 16). Planteado el mismo
problema de forma escrita, no conseguía
llevarse 1 y obtenía 15. Consideraba que
ambas eran correctas, 15 para el problema en
la hoja de trabajo y 25 cuando el problema
representaba 15 galletas y 9 más. En palabras
de Cobb, <<para ella, la aritmética escolar
parecía
ser
un
contexto
aislado,
independiente, en el que la posibilidad de
hacer algo diferente a intentar recordar los
métodos prescritos no se producía>>.
En un ejemplo relacionado, Robert Lawler
describió a su hija de seis años, que podía
hacer cálculos mentales con números y
también con dinero, pero que era incapaz de
conectar los dos ámbitos. Podía sumar 75
centavos y 26 centavos, utilizando su
conocimiento de las monedas, y daba con el
total correcto en monedas; cuando se trataba
de números era capaz de sumar por decenas y
contar los restos. Pero sólo algunos meses
después se produjo un momento de revelación
en el que fue por primera vez capaz de
apreciar la relación que existía entre el
microcosmos
de
las
monedas
y
un
microcosmos numérico.
No quiero sugerir que estos errores y
disyunciones sean algo vergonzoso; de hecho
155
se trata de un fenómeno humano natural que
puede resultar instructivo. Recomiendo que
padres y maestros están atentos a estas
dificultades y alienten a los niños a
considerarlas críticamente. La cuestión es que
los errores o concepciones equivocadas son un
signo de alarma, una señal de comprensión
incompleta. El maestro no debe simplemente
indicar los procedimientos correctos (no,
encuentra
un
denominador
común
y
transforma ambas fracciones en función de
él); si se hace esto, el niño probablemente
volverá a sus viejos hábitos tan pronto como
no logre reconocer un ejemplo que requiera
un procedimiento memorizado. Más bien, el
maestro necesita trabajar con el alumno en
tres dimensiones: a) una comprensión de lo
que está en juego (por qué no se puede
simplemente sumar numeradores y sumar
denominadores); b) una exploración del
dominio semántico particular que se está
investigando (si se trata de trozos de pizza o
de porciones de una cantidad); c) cuál es el
modo mejor de relacionar las reglas
algorítmicas formales con los particulares de
un mundo semántico dado. Si se sigue un
procedimiento como éste, hay una posibilidad,
en el futuro, razonable de que se consiga la
comprensión y que sea mucho menos
probable que se produzcan errores como los
que hemos mencionado. De hecho, según este
análisis, si se abandonara en una isla desierta
a un estudiante que comprende, podría volver
a inventar incluso un procedimiento tal como
la suma de fracciones que ya había olvidado
desde hacía mucho tiempo.
Quizá la mayor dificultad en toda el área de
las matemáticas tiene que ver con el concepto
erróneo que tienen los estudiantes en relación
con lo que realmente está en juego cuando se
les plantea un problema. Los profesores de
matemáticas refieren que los estudiantes casi
siempre buscan los pasos a seguir para la
solución del problema -<<cómo conectar los
números>> en una ecuación, de qué modo
seguir
el
algoritmo-.
Cuanto
más
estrechamente paralela es la ordenación de
los términos de un problema al orden de los
símbolos en la ecuación, más fácil es resolver
el problema y lo apreciarán más los
estudiantes. El hecho de considerar que las
matemáticas son un modo de comprender el
mundo, de esclarecer un fenómeno, como una
suerte de charla o empresa en la que incluso
una
persona
joven
puede
participar
significativamente, es un caso poco frecuente.
Y, con todo, ¿de qué modo puede una
comprensión genuina llegar a producirse sin
una actitud como ésta?
156
Debiera ser evidente que las concepciones
erróneas y las comprensiones equivocadas
son tan endémicas en matemáticas como lo
son en las ciencias naturales. Cuando todavía
son pequeños, los niños desarrollan una fuerte
intuición del número, acerca de lo que es más
numeroso o menos numeroso. A menudo su
comprensión viene conceptualizada en función
de una línea de números, yendo desde poco o
nada (0) a un número muy extenso (o
infinito). Las nociones de suma, resta y
división en cantidades iguales son también
intuitivas. Tanto como es posible, los
estudiantes intentan alinear los problemas
matemáticos que encuentran en el mundo con
un esquema numérico tan simple como éste, y
en muchos casos resulta acertado por lo
menos de forma aproximada.
El tema formal de las matemáticas, sin
embargo,
implica
el
uso
de
nuevas
modalidades de notaciones simbólicas, así
como definiciones más explícitas (y menos
causales) de imágenes y palabras familiares.
La mayoría de los niños no encuentra fácil
poner sus intuiciones en estas expresiones
matemáticas. El mundo de los números y de
las operaciones numéricas, tal como se captan
en las operaciones sensoriomotrices, y el
mundo de los números hablados, de las
expresiones numéricas escritas y de las
fórmulas de los libros de texto nunca se unen
de un modo sinérgico. Y, por consiguiente, al
igual que no consiguen alinear sus intuiciones
físicas y biológicas con la temática del libro de
texto impartida en los cursos de física y de
biología, los estudiantes no buscan tampoco
emparejar sus intuiciones numéricas acerca
de dominios de objetos con lo que las clases
de matemáticas o de aritmética piden. Se ha
logrado un compromiso de respuesta correcta,
en el que los estudiantes aprenden a seguir
determinados procedimientos y a conectar
determinados números y símbolos, para
realizar los deberes y pasar el examen. Una
vez han salido del contexto prueba-texto, sin
embargo, los estudiantes no saben de qué
modo emplear estos formalismos y recaen en
las intuiciones toscas aunque eficaces de la
primera infancia.
Al hablar de los problemas con los que se
encuentran los estudiantes en el área de la
aritmética,
el
término
<<concepción
equivocada>> deja de ser óptimo e incluso
puede no ser apropiado. En las ciencias
naturales, los estudiantes cuentan con teorías
de la materia y de la vida bien desarrolladas
que
en
algunos
casos
resultan
ser
inconsistentes con los principios de la física y
de la biología. En el área de las matemáticas,
sin embargo, no es muy acertado decir que
los estudiantes cuentan con concepciones
equivocadas que hacen caso omiso del
conocimiento disciplinar de carácter formal.
Más bien, he sugerido que la mayoría de los
estudiantes
suprimen
su
conocimiento
intuitivo acerca de números y ámbitos (como
el tiempo, el dinero o los trozos de pizza) y en
su lugar intentan seguir conjuntos de reglas
aplicadas
rígidamente
para
solucionar
problemas.
Sólo
cuando
el
problema
desencadena el algoritmo que se ha
dominado,
los
estudiantes
tendrán
la
respuesta correcta; cuando haya cualquier
alteración en la formulación del problema, el
estudiante probablemente estará perdido por
completo.
A medida que nos alejamos aún más de las
ciencias naturales la noción de concepción
errónea demuestra ser aún menos adecuada.
Términos
mejores
podrían
ser
<<estereotipos>> o <<guiones>> -opiniones
fuertemente sostenidas del modo correcto en
el que pensar sobre los asuntos humanos-. De
acuerdo con lo expuesto, en el siguiente
capítulo, cuando abordemos el aprendizaje en
las ciencias sociales, en las humanidades y en
las artes, hablaremos de los estereotipos del
alumno. Con todo, aunque la terminología
cambie, las clases de problemas resultarán
familiares
a
cualquiera
que
se
haya
enfrentado con la materia de este capítulo.
157
ENSEÑANZA Y
APRENDIZAJE DE LAS
CIENCIAS
Wynne Harlen
LAS IDEAS INFANTILES
Áreas de conocimiento e ideas principales
relacionadas con ellas
Hemos
escogido
las
seis
áreas
de
conocimiento siguientes, como marco de
referencia de la descripción de las ideas de los
niños, que exponemos a continuación:
- Diversidad y características de los seres
vivos.
- Los procesos de la vida.
El modelo presentado en el último capítulo
describía el proceso de desarrollo de ideas
mediante la utilización de técnicas de
procedimiento. Estas ideas se aproximan poco
a poco a la visión de las cosas aceptada por la
ciencia a medida que se expanden las
experiencias de los niños y que sus destrezas
de procedimiento y formas de razonamiento
van haciéndose más controladas y rigurosas.
Este capítulo se centra en las ideas en
evolución, la forma que adoptan en rotue
hacia una visión científica aplicable de manera
más generalizada. Veremos lo que ha puesto
de manifiesto la investigación sobre las ideas
que tienen los niños en distintos momentos y
plantearemos las siguientes preguntas: ¿qué
características generales poseen esas ideas?
¿qué consecuencias tienen para la enseñanza?
En el capítulo siguiente, consideraremos unas
preguntas semejantes con respecto a las
destrezas y actitudes en evolución de los
niños relacionadas con el aprendizaje de las
ciencias.
Para dar respuesta a estas cuestiones, es
necesario identificar y definir las ideas que
deseamos elaboren los niños. Podríamos
evitar esta identificación adoptando sin más
los objetivos de “conocimiento y comprensión”
del National Currículum. Sin embargo,
conviene recordar que éste no es más que un
currículum, cuyas definiciones y estructura se
han moldeado con arreglo a un marco de
referencia
particular
de
enunciados
conductuales en diversos niveles. Incluso en el
Reino Unido, hay otras dos versiones de un
currículum común de ciencias y, en otros
países, hay otros muchos enfoques diferentes.
Proponemos utilizar una lista que se relaciona
con facilidad con todas estas formulaciones
curriculares; su origen, como el de la mayoría
de tales formulaciones, está en la idea de que
la educación científica debe ayudar a los niños
a comprender el mundo que los rodea y a
relacionarlo con su experiencia sobre él. Esto
ayuda a descubrir unas grandes áreas de
conocimiento en relación con las cuales
expondremos la evolución de las ideas de los
niños.
158
- Materiales,
sus
interacciones.
propiedades,
usos
e
- Fuentes, transmisiones y transferencia de
energía.
- 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 y
reflejan unas divisiones igualmente arbitrarias
del conjunto de las ideas científicas. En el
proceso de escisión del todo en partes que se
examinarán por separado, conviene no perder
de vista la evolución gradual aunque no
uniforme de este todo. La Figura 3 pretende
representar esta situación. De izquierda a
derecha, se extiende un eje temporal y las
líneas representan aspectos de las ideas en
desarrollo: a veces, se mezclan, cuando se
forman conceptos más generales a partir del
reconocimiento de semejanzas de orden
superior entre fenómenos que antes se
consideraban distintos; a veces, divergen,
cuando se elaboran las ideas.
Figura 3.
Cada una de estas seis áreas de conocimiento
es, en sí, un conjunto de aspectos en
evolución, como muestra la Figura 4, que
puede definirse con diversos niveles de
detalle.
Al moverse hacia la identificación de los
aspectos, conviene señalar los criterios que se
utilicen para definir los enunciados de
conocimiento y comprensión adecuados. Un
criterio, ya utilizado para identificar las seis
áreas, es que se refieren a la experiencia
cotidiana
inmediata
de
los
niños.
Consideramos fundamental este criterio por
dos razones. La primera es que supone que
los niños están elaborando conceptos sobre
las cosas que los rodean; el incremento de la
comprensión de estas cosas constituye, en
gran parte, la razón para aprender ciencias.
La segunda es que los niños pueden relacionar
con facilidad su propia experiencia y
conocimientos de primera mano con estas
ideas. Mediante su aplicación y utilización,
estas ideas evolucionan y el niño las
interioriza, incorporándolas a su forma de
entender el mundo. Es difícil que las ideas que
no se relacionen con la experiencia perduren
en la mente del niño, aunque parezcan muy
sencillas.
Figura 4
El segundo criterio indicativo del nivel de ideas
que suponemos desarrollarán los niños está
relacionado con su forma de pensar. Sin duda,
éstas serán limitadas en el caso de los
alumnos de primaria y, hasta cierto punto, es
irrelevante que se aleguen al respecto razones
de experiencia indica que la comprensión de
muchos conceptos abstractos de la ciencia no
se alcanza hasta la escuela secundaria y sólo
la consiguen algunos alumnos. Es posible,
como pensamos, que la experiencia precoz de
ejemplos concretos de los fenómenos con los
que se relacionarán los conceptos abstractos
contribuya a esa comprensión. Así mismo, es
probable que, con esta experiencia, consigan
una mejor comprensión científica un mayor
número de niños que los que llegan en la
actualidad, pero esto no es un argumento
para introducir ideas y generalizaciones
abstractas en el nivel de primaria, sino, más
bien, al revés, porque un fundamento sólido
de ideas puestas a prueba y comprobadas en
diversos contextos prácticos es mucho más
útil para el aprendizaje posterior que un
conocimiento superficial de ideas teóricas.
Un criterio muy relacionado con éste, aunque
distinto porque reconoce que los conceptos
identificados son científicos, se refiere a su
accesibilidad para los niños mediante las
técnicas de procedimiento. Los niños deben
ser capaces de recoger pruebas y comprobar
que concuerdan con las ideas que se generen;
deben ser capaces de decidir por su cuenta si
las ideas “funcionan” o no en una serie de
casos. Esto no significa, como señalamos en el
Capítulo II (Pág. 46), que las ideas sólo se
tomen de entre las que ya poseían los niños
Para éstos, el sentido de una idea se lo da su
utilidad y no su origen. Las ideas útiles
pueden proceder y, de hecho, proceden de
otros alumnos, de los profesores, los libros, la
televisión y la radio. La condición de que los
niños sean capaces de “hace suya la idea”
gracias
al
empleo
de
técnicas
de
procedimiento tampoco significa que sólo
tengamos que preocuparnos de las ideas
relativas a objetos que los niños puedan tocar
y manipular físicamente. Muchas serán y
deben ser de este tipo, pero es importante no
excluir ideas sobre hechos de experiencia de
los alumnos que no pueden manipularse,
como las ideas referentes al sol, la Luna y las
estrellas y sobre el tiempo meteorológico. Los
niños pueden elaborar estas ideas mediante el
empleo de técnicas de procedimiento, la
observación y el registro meticulosos revelan
pautas y suscitan hipótesis y predicciones que
pueden comprobarse mediante observaciones
posteriores.
El cuarto criterio se refiere a la continuidad de
la enseñanza de las ciencias. Las ideas
desarrolladas en los años de primaria deben
relacionarse con las que se desarrollen en
secundaria
y
en
niveles
educativos
posteriores.
Por tanto, en resumen, las ideas relativas a
las seis áreas de conocimiento se seleccionan
de acuerdo con estos cuatro criterios:
- Deben
contribuir
a
que
los
niños
comprendan los acontecimientos cotidianos
y el mundo que los rodea, pudiendo
aplicarse a su experiencia.
- Deben estar al alcance de los niños de la
escuela primaria, teniendo en cuenta su
experiencia y madurez mental limitadas.
- Deben ser accesibles y comprobables
mediante el uso de las técnicas científicas de
procedimiento de los niños.
- Deben proporcionar una base sólida para la
educación científica posterior.
159
Cuando se aplican estos criterios, se accede a
las principales ideas representadas en la
Figura 5 para cada área de conocimiento. La
idea principal de cada línea de desarrollo está
en evolución, significando cosas diferentes en
distintos momentos de la misma. Más
adelante, en este mismo capítulo, ilustramos
algunas ideas de este tipo. No obstante, las
variaciones individuales de las ideas de los
niños es tal que no es posible identificar una
sucesión evolutiva detallada. Sólo tiene
sentido hacerlo en relación con puntos
suficientemente separados en el tiempo, para
describir el carácter de los cambios que
indican el desarrollo cuando es necesario para
guiar la evaluación del rendimiento de los
niños. El final de las fases educativas de
primaria y secundaria puede marcar sendos
momentos útiles a este respecto y, en el
contexto de la evaluación, en el Capítulo VIII
(pág. 169), damos algunas ideas al respecto.
Lo que aquí nos preocupa es describir el
currículum de manera que facilite la
adquisición de conocimientos a todos los
niños, 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 los
materiales y sus usos”. Para los más
pequeños y con menos experiencia, esto
supondrá explorar los materiales para ver en
qué se diferencian y qué puede hacerse con
ellos; para los mayores, más experimentados
significará
investigar
cómo
pueden
combinarse y estructurarse los materiales
para conseguir las propiedad requeridas.
Algunos alcanzarán ciertos aspectos de la
comprensión indicados para los alumnos de 7
u 8 años (Pág. 169): las propiedades de los
materiales
varían;
a
causa
de
sus
propiedades, se utilizan para distintos fines.
Otros
llegarán
a
unas
ideas
más
desarrolladas, propias de los alumnos de 11 y
12 años (Pág. 169): las propiedades de los
materiales (sólidos, líquidos y gases) pueden
explicarse por su composición y estructura;
pueden elaborarse materiales manufacturados
que tengan las propiedades requeridas.
Sin embargo, para todos, la línea de
desarrollo en cuestión identifica una de las
ideas principales a las que deben contribuir las
actividades de los niños con los materiales. En
la Figura 5 aparecen otras.
Esta forma de describir el currículum
constituye un intento de facilitar una
estructura suficiente para servir de guía de la
planificación de la enseñanza y el aprendizaje,
dejando, no obstante, libertad a los profesores
160
para que promuevan el desarrollo de las ideas
de acuerdo con la vía de comprensión de los
niños. Evita el marco rígido de referencia de
“objetivos”
en
distintos
“niveles”
que
establecen unas etapas de aprendizaje
excesivamente cerradas para mantener la
coherencia con el tipo de aprendizaje descrito
en el capítulo anterior.
La forma de expresar estas ideas requiere
cierta explicación. Las formulaciones pueden
considerarse como enunciados de hecho, por
ejemplo: “las plantas y los animales
atraviesan ciclos vitales”, pero, si se
aprendieran
de
memoria,
esos
datos
carecerían de significado. Sólo adquieren
sentido si surgen de la observación de los
ciclos vitales de una serie de vegetales y
animales, por ejemplo, germinación de
semillas,
transplante
de
plantones,
observación de las plantas desarrolladas
cuando florecen y aparecen de nuevo las
semillas.
También
se
contempla
la
observación de los ciclos vitales de diversos
animales,
desde
“insectos
palo”
hasta
conejillos de Indias, y el descubrimiento de los
de otros mediante fotografías, filmes o libros
de referencia. De este modo, unos enunciados
aparentemente
sencillos
suponen
la
adquisición de gran cantidad de conocimientos
adquiridos mediante la investigación, la
observación de primera mano y el estudio de
fuentes secundarias.
Las ideas infantiles en evolución
El curso de la comprensión de un niño
concreto, siguiendo las líneas de las ideas
principales de la Figura 5 es individual, pues
depende del sentido que de a sus experiencias
dentro y fuera de la escuela y en distintos
momentos. Sin embargo, las experiencias de
los niños muestran semejanzas evidentes que
se reflejan en los aspectos comunes de sus
ideas en desarrollo. La investigación ha
confirmado esta situación y, en realidad, es
sorprendente la gran semejanza de las ideas
de los niños de distintas partes del mundo.
Los siguientes ejemplos de ideas de niños
constituyen una ilustración del curso evolutivo
de algunas ideas importantes y prueban
ciertas características generales que tienen
consecuencias para la enseñanza. Los
ejemplos sólo ofrecen una muestra de las
líneas evolutivas; puede verse una descripción
más detallada en las referencias de las
investigaciones y, en especial, en los informes
de investigación SPACE
Diversidad de la vida
Figura 6
La idea básica para la biología de que hay un
grupo de seres vivos denominados “plantas” y
otro cuyos componentes se denominan
“animales”, no es una simple cuestión de
definición. Las investigaciones de BELL (1981)
EN Nueva Zelanda establecieron que: a
menudo, el significado de la palabra “planta”
es mucho más restringido para los niños. En
una muestra de 29 niños, descubrió que
algunos de 10, 13 y 15 años consideraban que
un árbol no era una planta.
“No; era una planta cuando era pequeño, pero
cuando creció, ya no; cuando se hizo un árbol,
ya no era una planta” (10 años)
Otros niños dijeron que una planta era algo
que se cultivaba, por lo que algunos niños de
13 y 15 años consideraban que la hierba y los
dientes de león eran maleza, pero no plantas.
Es más, casi la mitad de los alumnos
entrevistados consideraba que las zanahorias
y las coles no eran plantas, sino verduras. Más
de la mitad de los alumnos entrevistados
pensaba que una semilla no era una materia
vegetal. A pesar de haber cursado varios años
de ciencias, muchos alumnos de 15 años
seguían manteniendo unas ideas tan limitadas
como los de 10 años.
(OSBORNE y FREYBERG, 1985, Pág. 7)
A continuación de las entrevistas individuales,
BELL y sus colaboradores realizaron una
investigación sobre muestras mucho más
amplias de alumnos. La Figura 6 muestra uno
de sus hallazgos: los porcentajes de alumnos
de diversas edades que consideraban que un
árbol, una zanahoria, una semilla y la hierba
son plantas.
En investigaciones del mismo estilo, sobre las
ideas de los niños acerca de lo que son
“animales”, se descubrió que:
Muchos alumnos sólo consideraban así a los
animales grandes, como los que hay en las
granjas, en el zoo o en casa, como animales
de compañía. Entre las razones para
categorizar algo como “animal” o no estaban
el número de patas (los animales tienen
cuatro), el tamaño (los animales son mayores
que los insectos), el hábitat (los animales
viven en tierra), su cobertura exterior (los
animales tienen pelo) y la producción de
sonidos (los animales hacen ruidos).
(OSBORNE y FREYBERG, 1985, pág. 30).
Evidentemente el uso diario de las palabras
ejerce un considerable efecto, particularmente
fuerte en el ejemplo siguiente: el concepto de
“animal”. BELL y BARKER (1982) realizaron
una investigación sobre las ideas de los niños
acerca de las cosas que eran animales y de
cómo decidían si algo lo era o no, utilizando
entrevistas y una encuesta dirigida a sujetos
de edades comprendidas entre los 5 y los 17
años. Los resultados mostraron que la idea
inicial de los niños acerca de lo que es un
animal se restringe a los grandes mamíferos
terrestres.
Por
ejemplo,
una
elevada
proporción de la muestra de niños de 5 años
reconoció que la vaca era un animal,
elevándose hasta el 100% a los 7 años. Sin
embargo, los gusanos y las arañas no fueron
considerados animales por las tres cuartas
partes de los niños de 9 años y por una
proporción ligeramente más elevada de los de
12 años. Sólo la quinta parte de los niños de 5
años de la muestra consideraron que el ser
humano es animal y esa proporción se elevó
hasta poco más de la mitad entre los niños de
9 y 12 años.
Comentando
estos
hallazgos,
OSBORNE
(1985) indica que los carteles de las tiendas
como “no se permite la entrada de animales”
refuerza la adopción de la noción restringida
de animal. Lo mismo sucede con el anuncio de
“casa de los animales” de un zoológico y la
distinción entre animales y peces que tienden
a formar parte del uso común de las palabras.
Estas formas vulgares de uso de las palabras
entran en conflicto con el uso “correcto”,
basado en las características compartidas por
todos los animales. Y el conflicto puede tener
serias consecuencias para la comprensión de
los niños si no están seguros del significado de
la palabra en un caso determinado. El profesor
nada puede hacer para prevenir el uso
incorrecto de la palabra en las situaciones
corrientes de la vida diaria, pero sí puede
actuar para descubrir el significado otorgado a
161
la palabra por los niños. BELL (1981) sugiere
que el profesor ayude a los niños a conformar
la idea científica de “animal” y, al mismo
tiempo, les haga ver que es diferente del
significado que se da a la palabra en la vida
diaria.
Procesos vitales
El SPACE projecto Research Repor (1992)
facilita un resumen muy útil de la
investigación sobre las ideas infantiles en este
campo. En general, muestra que las ideas de
los niños se desarrollan para dar sentido a sus
conocimientos en expansión de las cosas que
los rodean y de sus propios cuerpos. Por
ejemplo, los niños pequeños toman conciencia
de sus vísceras, empezando por le corazón,
como órganos diferentes, cada uno de los
cuáles tiene una función exclusiva. Más tarde,
empiezan a percibir los canales que conectan
los órganos, que les permiten trabajar al
unísono. En la investigación SPACE, se pidió a
los niños que dibujaran un esquema del
cuerpo
humano
que,
en
su
opinión,
correspondiera a su propio cuerpo. Se
descubrió que los niños dibujan los órganos o
partes que se sienten con mayor facilidad: el
corazón que late, los huesos que se notan y el
cerebro, porque, a esta edad, ya se ha
desarrollado
la
capacidad
de
reflexión
autoconsciente y de conciencia. En general,
los órganos que no se sienten, como los
riñones, los pulmones o los intestinos, no
forman parte de los conocimientos sobre el
cuerpo que tienen los niños.
(SPACE research report on The Proceses of
Life, 1992).
Una investigación posterior del equipo de
SPACE sobre las ideas de los niños respecto a
las condiciones que necesita una planta para
crecer puso de manifiesto la influencia de su
experiencia cotidiana. Los niños de 6 ó 7 años
señalaban que la planta necesitaba agua,
tierra o sol, pero pocos mencionaban las tres
cosas. Los niños mayorcitos solían sustituir el
“sol” por la luz y el calor, aumentando con la
edad el número de requisitos. La mayoría
consideraba que la función de la tierra en la
vida de las plantas consistía simplemente en
sostenerlas; muy pocos niños indicaban que la
tierra les proporcionara “comida” o las
sustancias que éstas necesitaran.
eran circulares: utilizamos papel para escribir
porque es bueno para escribir sobre él. Da la
sensación de que no hace falta ninguna
explicación en relación con las propiedades del
material, sino que se escogen porque sirven
para los fines que se pretenden. Más adelante,
se dan cuenta de que el uso que se da a los
materiales está directamente relacionado con
su experiencia de las propiedades de los
distintos objetos. Por ejemplo, la tiza se usa
para escribir en la pizarra porque es blanda y
blanca; el cristal se aplica a las ventanas
porque se ve a través de él; la madera se
emplea en las puertas y en los muebles
porque es dura, rígida, protege de la lluvia y
no se rasga ni se dobla (SPACE research
report on Materials, 1990).
Así mismo, en relación con los cambios que se
producen en los materiales, hay una etapa en
la que no parece haber necesidad de
explicaciones. Por ejemplo, los niños emplean
su experiencia de hallar óxido bajo las
burbujas que forma la pintura en las cancelas
metálicas o en el cuadro de las bicicletas para
concluir que óxido ya estaba bajo la superficie
metálica, por lo que no hace falta explicar qué
lo provoca.
Energía
Las investigaciones sobre las ideas de los
niños respecto a la luz ponen de manifiesto
una notable semejanza en relación con la
función del ojo en la visión de las cosas. Los
niños que han superado la etapa de creer que
los objetos no existen si no los tienen a la
vista o si cierran los ojos, describen, sin
embargo, el proceso de ver como si sus ojos
produjeran la luz que hace que los objetos
aparezcan. La Figura 7 muestra el dibujo de
un niño de 10 años acerca de cómo se ve una
botella encima de una mesa al encender la
luz.
Materiales
Al principio, las ideas de los niños respecto al
uso de ciertos materiales para diversos fines
162
Figura 7
En una clase de 26 niños de edades
comprendidas entre los 8 y los 11 años, 8
dibujaron flechas desde el ojo a la botella, 4
representaron los rayos de luz con flechas que
iban de la botella al ojo y 2 las pintaron en
ambos sentidos, como en la Figura 8. Los
restantes (12) no representaron ninguna
conexión entre el ojo y la botella. Sus
respuestas, sin embargo, no dejan lugar a
dudas
de
que
utilizaron
sus
propias
explicaciones de la experiencia, no coincidente
con la proporcionada por la física.
Quizá sea comprensible que se considere el
ojo como un agente activo más que como un
receptor, pues se ajusta a la experiencia
subjetiva de “mirar”. Cuando decidimos mirar
algo, notamos que nuestros ojos se dirigen
hacia el objeto como si fuesen los agentes
activos del proceso y, por tanto, la línea que
va del receptor al objeto representa la línea de
la mirada. Una variación de esta idea consiste
en considerar la presencia de la luz como algo
que activa el ojo, como describe la Figura 9.
Figura 8. Figura 9.
La Figura 10 es característica de las
respuestas de una clase de niños pequeños
(7-9 años). Todos, excepto 4, de los 27 de la
clase representaron la luz expandiéndose
hacia el ojo y hacia la botella pero sin
conexión
alguna
entre
ambos.
Las
interpretaciones de la situación hechas por los
niños no tuvieron en cuenta la necesidad de
que la luz recaiga sobre el objeto y sea
reflejada o producida por él, para poder verlo.
PIAGET mostró en sus primeros trabajos que
los niños de 9 y 10 años no relacionan el
comienzo de la oscuridad de la noche con la
falta de luz solar, y “explican” la oscuridad
describiéndola como noche, algo que llega
porque las personas están cansadas y
necesitan dormir (PIAGET, 1929). Así, la
captación de los niños de la relación existente
entre lo que es visto y la persona que lo ve
depende de que relacionen diversas ideas
referidas a las experiencias cotidianas y de
que caigan en la cuenta de las pautas que
siguen: que el cielo se oscurece cuando se
pone el sol, que cuanto mayor es la cantidad
de luz que incide sobre un objeto, más brilla,
que si quieres ver algo en una habitación
oscura enciendes una luz en ella y no en tus
ojos y así sucesivamente.
Figura 10.
Estos ejemplos sirven para recordar algunas
cuestiones
señaladas
en
el
capítulo
precedente sobre el papel que desempeñan
las técnicas de procedimiento en la formación
de las ideas de los niños. Las experiencias
necesarias para captar la relación entre un
objeto y las condiciones en las que es visto
pueden basarse en los hechos cotidianos. El
desarrollo de la idea depende de la forma que
empleen los niños para procesar estas
experiencias. Si seleccionan la evidencia a
tener en cuenta, puede que sus ideas salgan
reforzadas. Por ejemplo, si consideran sólo lo
que ocurre cuando miran de un objeto a otro
y cuando cierran los ojos, pueden confirmar la
noción de que algo sale de los ojos hacia el
objeto. Pero si se les pone en tela de juicio
esa idea y tratan de explicar la incapacidad de
163
los ojos para ver en la oscuridad o los cambios
que se aprecian en un mismo objeto cuando
es iluminado con luces de diferentes colores,
quizá tengan que emplear ideas alternativas
para ajustarse mejor a esta evidencia.
Cuanto
más
se
examina
una
idea
aparentemente simple, menos sencilla parece.
El primer pensamiento puede haber consistido
en la idea de que “ver las cosas implica que la
luz llegue desde ella a nuestros ojos”, es muy
trivial y puede ser enseñada con una sola
frase o, incluso, darse por supuesta. Cuando
se piensa más sobre la cuestión se pone de
manifiesto que no es así. Cuando tratamos de
comprender el origen de las ideas de los niños
encontramos cierta “lógica” en ellas, pero
únicamente si aceptamos la selección de la
evidencia que utilizan y, como ellos,
ignoramos otras posibles causas y otros
razonamientos. La apreciación de su “lógica”,
no obstante, nos lleva a percatarnos de la
dificultad de transformar las ideas de los
niños. No se trata sólo de ampliar su ámbito
de experiencia; tienen que estar dispuestos y
preparados para prestar atención a la
evidencia que no se ajusta a su perspectiva,
para reflexionar sobre ella y relacionar una
porción de experiencia con la otra (por
ejemplo, que el efecto de la luz del sol y el de
una linterna encendida en una habitación
oscura están relacionados con la posibilidad de
ver las cosas).
Pueden sugerirse gran número de actividades
distintas relativas a este concepto relacional.
Los niños pueden explorar las condiciones en
las que son vistos los objetos, tratar de
explicar lo que sucede en cada caso, intentar
predecir el efecto de los cambios de la luz en
su entorno, de la posición del objeto, de la
colocación de una pantalla en diversas
posiciones. Pueden prestar atención a los ojos
que ven: cómo se mueven cuando una
persona mira en diferentes direcciones, qué
ocurre cuando se cubren con materiales
distintos: opacos, traslúcidos o transparentes
pero coloreados. Cuando comienzan a
comprobar que el ojo es un receptor, puede
resultar adecuado para ellos conocer su
estructura en los seres humanos y en otros
animales, pero el objetivo será el de
consolidar y refinar la idea de que la vista
implica que la luz llegue al ojo, sin aprender
los nombres de las partes que lo componen:
cristalino, retina, córnea, etc.
Las ideas sobre la función del oído como
receptor del sonido se forman antes que las
equivalentes en relación con el ojo. Esto
puede deberse a que las fuentes de sonido
son más evidentes que la fuente de luz
164
constituida por objetos que se ven por
reflexión y no porque emitan luz. No obstante,
los niños tienen diferentes ideas sobre la
transmisión del sonido y la intervención de las
“vibraciones”. Con frecuencia, las vibraciones
se relacionan con el sonido cuando son
directamente observables, pero no en caso
contrario. Por ejemplo, un niño de 7 años
escribió:
Tensé una anilla de goma entre mi dedo índice
y el pulgar y la pellizqué con la otra mano. Me
di cuenta de que no hace mucho ruido, vibra y
me hace daño. Pellizqué una anilla de goma
que estaba en una caja. Observé que hace un
sonido fuerte y no vibra. Con ella, puedo dar
un tono.
(SPACE research report onnSound, 1990, pág.
50).
Muchos niños distinguen también entre el
sonido y la vibración. Describiendo el
funcionamiento de un “teléfono de hilo” hecho
con tarrinas de yogur y cuerdas, un niño de
10 años escribió:
La voz llega a la cuerda y se transforma en
vibraciones que la recorren y, al llegar a la
otra tarrina de yogur, se transforma de nuevo
en voz.
(Investigación SPACE no publicada).
La investigación sobre las ideas infantiles
sobre circuitos eléctricos sencillos ha puesto
de
manifiesto
la
persistencia
de
la
representación de una única conexión entre la
pila y la bombilla, como muestra la Figura 11
(a), hasta el punto de presentarla incluso
niños que saben por experiencia que, en la
práctica, no funciona (SPACE research report
on Electriciy, 1991). La representación de la
Figura 11 (b) supone una idea más
sofisticada, pero todavía no distingue la
existencia de dos conexiones para cerrar el
circuito en la bombilla; la que aparece en la
Figura 11 (c) sí lo hace, pero de un modo que
no funciona. El informe del equipo de SPACE
señala un notable incremento de las
representaciones correctas de las conexiones
después de actividades en las que, primero,
se pide a los niños que describan y dibujen
cómo harían las conexiones, después, que
traten de llevar a la práctica suplan y, cuando
consigan que funcione, comparen lo que han
hecho en la práctica y lo que dibujaron al
principio.
Figura 11.
Fuerzas y movimiento
La relación entre las fuerzas que actúan sobre
un objeto y su movimiento constituye un
campo difícil de las ciencias de primaria
porque la idea científica aceptada es
demasiado antiintuitiva. Por ejemplo, la
experiencia cotidiana nos dice que un objeto
en movimiento, como un balón que ruede por
el suelo, se detiene aparentemente “por sí
mismo”, sin que lo pare ningún agente
externo. Pero esta idea pasa por alto la fuerza
que ejerce el contacto con el suelo y con el
aire. Muchas fuerzas como éstas están
“ocultas”, incluyendo la importantísima de la
gravedad, por lo que los niños las ignoran
cuando tratan de explicar por qué se detienen
las cosas que se mueven. Por eso, cuando se
lanza al aire un balón y asciende, creen que
hay una fuerza que lo empuja hacia arriba
cuando sube, una fuerza de valor 0 cuando
llega al punto más alto y una fuerza que lo
empuja hacia abajo cuando cae.
GUSTONE y WATTS (185), en su revisión de la
investigación sobre las ideas respeto a la
fuerza,
identificaron
algunas
“reglas
intuitivas”: los niños identifican la fuerza con
los seres vivos: son la consecuencia de alguna
intención;
los
objetos
en
movimiento
constante necesitan que una fuerza constante
los mantenga en movimiento; sobre los
objetos en reposo no actúa ninguna fuerza;
sobre un cuerpo en movimiento actúa una
fuerza en la dirección del movimiento. Todas
esas ideas tienen una cierta lógica en relación
con la limitada experiencia cotidiana y muchos
alumnos de secundaria y no pocos adultos las
conservan. Su aparente carácter de “sentido
común” hace difícil su modificación.
La flotación es un fenómeno que depende del
equilibrio entre las fuerzas que actúan sobre
un objeto situado en el agua, pero, a menudo,
los niños creen que hay otros factores
implicados, como la velocidad del movimiento
del 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 que
los niños entienden por flotar utilizando
tarjetas con dibujos de diversos objetos en el
al gua, algunos flotando y otros no. Las
edades de los niños oscilaban entre los 7 y los
14
años
y
fueron
entrevistados
individualmente más de 100. Los resultados
de las encuestas se contrastaron con una
investigación que abarcó una cantidad de
niños mucho mayor que confirmó los
principales descubrimientos, poniendo de
manifiesto lo que parecía una tendencia del
desarrollo temporal de las ideas de los niños.
Al dialogar sobre los dibujos que mostraban
objetos con una parte fuera del agua y otra
dentro (una persona que flota con un chaleco
salvavidas, por ejemplo), la decisión de los
niños acerca de si flotaba o no estaba influida
por la magnitud de la porción del objeto que
sobresalía del agua y por la que quedaba
dentro de ella. Si aparecía por encima de la
superficie una proporción considerable del
objeto se llegaba a un acuerdo generalizado
de que flotaba, pero si sólo sobresalía una
pequeña parte (como en el caso de la botella
que flotaba con sólo el cuello fuera del agua),
muchos niños (42% de la investigación)
dijeron que en parte flotaba y en parte se
hundía. Un niño de 9 años dijo en la
entrevista que “flota y no flota. La parte de
arriba flota y la de abajo no”.
El movimiento inferido de un objeto también
afectaba al juicio sobre su flotación. La mitad
de los alumnos pensaban que el yate de la
Figura 12 (a) no flotaba y varios de los niños
más pequeños afirmaron que la lancha de
carreras de la Figura 12 (b) no flotaba porque
se movía. Un niño de 8 años dijo: “va de
prisa, y flotar es quedarse quieto y flotar
alrededor”. Cuando los objetos estaban
totalmente sumergidos (como una persona
buceando) poco menos de la mitad dijeron
que no flotaban.
También se preguntó a los niños sobre
diversas variables que posiblemente afectasen
a la flotación, como el tamaño del objeto o la
profundidad
del
agua.
Los
resultados
muestran una tendencia definida relacionada
con la edad. Sólo el 10% de los niños de 8
años pensaban que una vela entera flotaría
igual que un trocito de vela. La proporción
subía al 30% entre los niños de 10 años y el
65% entre los de 12 años. Sin embargo, aún
a los 12 años, la cuarta parte de los niños
pensaba que la vela entera flotaría menos que
165
el trozo pequeño. Para investigar el efecto del
cambio de la profundidad del agua se mostró
a los niños el dibujo de la Figura 13,
pidiéndoles que comparasen el nivel de
flotación de la motora en aguas someras y
profundas, pero sólo la quinta parte de los de
10 y 12 años dieron esta misma respuesta.
Alrededor de los dos tercios de los niños de 10
y 12 años dijeron que el nivel de flotación no
se vería afectado por la profundidad, pero sólo
el 40% de los de 8 años respondieron de igual
manera.
Entre los objetos del cielo están las nubes,
importantes en la evolución de las ideas de los
niños sobre el tiempo meteorológico. Si no se
tienen en cuenta las ideas de los niños sobre
la evaporación y las nubes, los intentos de
ayudarles a comprende el ciclo del agua
pueden
provocar
confusión.
Los
niños
pequeños no ven la necesidad de explicar por
qué cae agua cuando llueve –“porque si”
(SPACE research report on Condensation and
Evaporation). Más tarde, algunos se dan
cuenta del efecto del Sol, pero le confieren un
papel muy activo, como en la Figura 14.
Figura 12. Flotar: a, yate en dificultades; b,
lancha rápida, a toda velocidad (en BIDDULPH
y OSBORNE, 1984)
Figura 13. Motora que flota en el lago (en
BIDDULPH y OSBORNE, 1984).
Los resultados de esta investigación pudieron
ser rápidamente comprobados por los
profesores, comentando de modo informal
ejemplos de flotación con sus propios
alumnos. Quienes lo hicieron, quedaron
sorprendidos por la semejanza de sus
resultados con los obtenidos por los
investigadores neozelandeses. Comprobaron,
así mismo, lo fácil que es no percatarse de las
diferentes interpretaciones infantiles de lo que
significa flotar.
La Tierra y su lugar en el universo
Las ideas primitivas de los niños sobre el
movimiento del Sol y la Luna se derivan de
sus percepciones de los rápidos movimientos
de las posiciones de estos cuerpos provocadas
por el propio movimiento del niño de un lugar
a otro. Si se mantienen a la sombra de un
árbol, el Sol parece quedar detrás del árbol; si
salen de la sombra, parece que el Sol ya no
está detrás del árbol; el hecho de que vean el
Sol en todo momento les da la idea de que les
sigue. Los niños mayorcitos distinguen este
movimiento rápido e irregular aparente de las
pautas regulares del movimiento día a día,
aunque las interpreten inevitablemente como
un movimiento del Sol alrededor de la Tierra.
166
Algunos, incluso, ¡lo representan como una
especie de pajilla que va del Sol al agua! Para
algunos niños, las nubes desempeñan este
activo papel, permanentemente dispuestas a
recibir el agua evaporada:
Cuando se evapora, va a una nube; después,
la nube se va a algún sitio y, más tarde, se
cae como lluvia. Está así hasta que se vacía y
la nueve se va a otro sitio con agua y hace lo
mismo. La nube es como un imán, de manera
que el agua atraviesa unas grietas y sube; eso
es lo que yo creo.
(SPACE research report on Condensa and
Evaporation, 1990, pág. 30)
Características generales de las ideas
infantiles
Estos ejemplos no suponen una revisión
formal de la investigación, pero reflejan ideas
halladas por distintos investigadores que han
trabajado en contextos diferentes. Estas
semejanzas indican que las ideas son
productos del razonamiento y no de la
imaginación de los niños. Este punto de vista
se apoya en el estudio de las ideas y en la
apreciación de que, una vez que los niños ven
la necesidad de explicar las cosas, basan sus
ideas en sus experiencias con ellas. No
obstante, en sus ideas, aparecen diversas
incongruencias que se desprenden de una o
más de las circunstancias siguientes:
•
Sus experiencias son, necesariamente,
limitadas y, en consecuencia, las pruebas de
que disponen son parciales: es fácil que crean
que el óxido está en los metales si sólo le
prestan atención cuando aparece debajo de la
pintura o estropea los cromados;
•
Los niños prestan más atención a lo que
perciben con sus sentidos que a la lógica
que pueda indicarles una interpretación
diferente: si parece que el Sol se mueve a
su alrededor y los sigue, piensan que así
sucede;
•
Sobre todo los niños pequeños se centran
en una característica como causa de un
efecto concreto, sin reparar en la
posibilidad de que intervengan varios
factores, como ocurre en relación con las
condiciones necesarias para que los seres
vivos crezcan de manera saludable;
•
Es fácil que el razonamiento que utilicen
no resista la comparación con el
razonamiento científico: si utilizaran sus
ideas con auténticos fines de predicción,
tendrían que rechazarlas, pero, en
realidad, “predicen” lo que saben que se
ajusta a su idea;
•
Utilizan ciertas palabras sin comprender su
significado: hemos visto que así ocurre
con
“flotación”,
“vibración”
y
“evaporación”, pero podríamos aducir
muchos más casos;
•
Pueden aferrarse a sus ideas previas
aunque tengan pruebas en contra porque
no sean capaces de hacerse con una visión
alternativa que tenga sentido para ellos;
en tales casos, adaptan su idea para que
se ajuste a las pruebas, en vez de
abandonarla, como en el caso de la idea
de que “la luz enciende el ojo”.
contrario, según indican las investigaciones,
es probable que los alumnos aprendan de
memoria las ideas “correctas”, con el fin de
satisfacer las exigencias de la escuela y
aprobar los exámenes, sin influir en absoluto
en las ideas previas (OSBORNE y FREYBERG,
1985). Por tanto la principal consecuencia
para la enseñanza consiste en que han de
tomarse como punto de partida esas ideas
que a los alumnos les parecen racionales. El
cometido del profesor cuando se plantea la
introducción de un tema, teniendo presente la
evolución de algunas ideas importantes, es,
ante todo, descubrir las ideas previas de los
alumnos sobre el tema. Esto puede hacerlo
incluyendo algunas actividades específicas en
la “puesta en escena” o introduciendo ciertas
actividades que pudieran formar parte del
punto de partida normal de un tema, aunque
diseñadas de manera que pongan de
manifiesto las ideas de los alumnos. En otro
capítulo (Capítulo IX) proponemos algunas
técnicas concretas, pero ya hemos dado aquí
ciertas indicaciones al respecto en los
ejemplos anteriores de este capítulo; por
ejemplo, pedir a los alumnos que dibujen lo
que les parezca la causa de que suceda algo,
que escriban sobre ello o, más a menudo, que
hablen del tema en pequeños grupos
estructurados o en una sesión de diálogo de
toda clase.
Manifestadas las ideas, el siguiente paso
consiste en descubrir un modo adecuado para
responder a ellas. No hay ningún método para
hacerlo, pero sí disponemos de un conjunto de
estrategias de entre las que seleccionar la
más conveniente para una situación concreta.
La elección dependerá del diagnóstico acerca
de lo que más influya en el pensamiento de
los niños. Por ejemplo:
•
Si es posible combatir una idea poniendo a
prueba una predicción fundada en ella, se
puede ayudar a los alumnos a formular
esa predicción y a planear una prueba
“adecuada” de la misma. Es fácil que esto
suponga ayudar a los alumnos a que
utilicen correctamente las destrezas de
procedimiento, pues es probable que, la
aplicación previa de unas destrezas de
procedimiento rigurosas que llevara a los
alumnos a hacerse una idea, fuera un
fracaso;
•
Si una idea se deriva de un reducido
conjunto de pruebas (como en el caso del
óxido dentro del metal), la estrategia
consistiría en facilitar más pruebas;
•
Si la utilización de las palabras es
sospechosa, convendrá pedir a los
Consecuencias para la enseñanza
La evidencia de que los niños llegan por su
cuenta a estas ideas y de que tienen sentido
para ellos, dentro de los confines de su corta
experiencia y de sus limitadas formas de
razonamiento, significa que, en la enseñanza,
no se puede prescindir de tales ideas. De lo
167
alumnos
que
pongan
ejemplos
y
contrajemplos del significado que dan al
vocablo en cuestión.
Estas estrategias, que exponemos con detalle
en el Capítulo VII, no se excluyen
mutuamente. Es probable que la primera –
ayudar a los alumnos a poner a prueba sus
ideas- sea la más potente y, por tanto, la más
utilizada, pero hay ocasiones en donde la
discusión sobre las palabras y la ampliación de
la experiencia (buscando más pruebas)
tengan su sitio.
Al planear cómo ayudar a los alumnos a
desarrollar sus ideas, conviene tener presente
que:
•
Lo más probable es que su experiencia
directa, a través de sus sentidos, les haya
llevado a la interpretación que hacen, por
lo que éste es también el mejor medio
para que se convenzan de la necesidad de
modificar o revisar sus ideas. Por tanto,
aunque
puedan
introducirse
ideas
alternativas procedentes de libros u otras
fuentes secundarias, debe procurarse,
siempre que se pueda, la experiencia de
primera mano;
•
Las ideas de los niños más pequeños
pueden parecer más “correctas” que las de
los mayorcitos. Esto no se debe a una
marcha atrás, sino a la consecuencia de la
confusión
suscitada
por
la
mayor
complejidad de la experiencia a medida
que crecen. Por ejemplo, es fácil que un
niño pequeño llame “animales” a todos los
animales
que
conozca,
pero,
más
adelante, cuando aprenda las palabras
“insecto”, “mamífero”, etcétera, surgirá la
confusión con respecto a lo que sea un
animal;
•
Los niños puede que tengan una idea
“locamente correcta” sobre un fenómeno
en un contexto, pero no se den cuenta de
que la misma explicación sirve en un
contexto diferente. Por ejemplo, la
evaporación del agua de la ropa tendida
puede explicarse en términos de que el
agua “va al aire”, mientras que la
desaparición del agua de los charcos se
atribuya únicamente a la absorción del
suelo.
Todos estos aspectos subrayan el mensaje de
que el impulso de las ideas principales
señaladas en la Figura 5 requiere, en relación
con cada una de ellas, una amplia lista de
experiencias. Probablemente, sea mejor no
afrontarlas todas a la vez, sino agruparlas en
conjuntos de dos o tres y ocuparse de ellos en
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el transcurso de uno o dos años o, quizá,
incluirlos en otros temas, porque es obvio que
los tipos de actividades que hemos presentado
abarcan otras muchas ideas. A menudo, es
preferible la revisión y desarrollo progresivo
de las ideas a dedicarles un único período
prolongado de tiempo. Las interconexiones
entre unas ideas y otras significan que es
mejor dar pequeños pasos en relación con
varias, volviendo sobre cada una más tarde,
que tratar de avanzar mucho en una, aislada
de las demás. Es algo así como tratar de
elevar una plataforma pesada con varios
gatos: hay que elevarlos todos a la vez, poco
a poco, para mantener la estabilidad. Esta
analogía es muy adecuada, porque nos
recuerda que no debemos forzar demasiado la
evolución de las ideas y destrezas de los
niños. Es un proceso lento y conviene
mantener un equilibrio razonable entre las
ideas del niño y su experiencia, porque le
hace confiar en que puede dar sentido al
mundo que lo rodea y le motiva para hacerlo.
Más adelante, a medida que amplíe su
experiencia, como debe ocurrir, tratará de
relacionar sus ideas con nuevos problema y de
modificarlas cuando sea preciso.
Surge la cuestión de la importancia del modo
de pensar y razonar los alumnos sobre sus
experiencias. Los niños no adquieren ideas
científicas sino en la medida en que
desarrollen
destrezas
científicas
de
procedimiento.