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ENSEÑANZA DE ECOLOGÍA EN EL
PATIO DE LA ESCUELA
- EEPE –
PROYECTO FINAL DEL CURSO
Diana B. TARDIVO
Septiembre, 2008
La siguiente propuesta didáctica está dirigida a alumnos de segundo ciclo de EPB y
puede ajustarse a cada grado según el conocimiento previo, el interés del grupo y el
diseño curricular que le corresponda.
Tema: “El flujo de energía en los sistemas biológicos”
Introducción:
Las actividades propuestas pretenden dar un conocimiento general sobre el flujo de
la energía en los sistemas vivos. Se intenta introducir el concepto de energía y su
circulación a través de un ecosistema, utilizando como ejemplos y modelo
experimental situaciones que son bien conocidas por los alumnos (ejercicios
físicos, alimentación, combustión, etc.) y tratando de encontrar las relaciones que
existen entre los distintos procesos, vinculándolos con la utilización de energía. La
idea sería, entonces, analizar a través de la observación, identificación y
cuantificación algunos parámetros o procesos conocidos y generar conocimientos
que permitan establecer las relaciones existentes entre ellos.
Secuencia didáctica:
Indagación guiada I: “La Energía”
¿Cómo varían el número de pulsaciones por minuto, el número de inspiraciones
por minuto y la temperatura corporal en el reposo y luego de una actividad física
intensa?
Eje de comparación:
reposo y actividad física
Parámetros a medir:
frecuencia cardíaca (pulsaciones por minuto)
frecuencia respiratoria (inspiraciones por minuto)
temperatura corporal
Materiales:
cronómetro o reloj
Metodología:
En una primera instancia se reúne al grupo en el patio o gimnasio y se les indica en
que lugar del cuello pueden sentir las pulsaciones a medir. Una vez que todos
puedan hacerlo, contarán todas las pulsaciones durante un minuto y volcarán sus
datos individuales en una planilla.
Obtenido este dato, contarán las inspiraciones durante un minuto y volcarán sus
resultados en la planilla, como también indicios de su temperatura corporal.
Controlados por su profesor de educación física, realizarán una actividad física
intensa, luego de la cual volverán a determinar los parámetros anteriormente
mencionados y a registrar sus resultados.
En el aula se obtendrán los valores promedio del grupo y también el valor mínimo
y máximo. En un gráfico de líneas se representarán ambos estados en función de
los valores promedio y el rango (dado por los valores mínimo y máximo).
Modelo de Planillas individuales:
Frecuencia cardíaca = número de pulsaciones por minuto
Frecuencia respiratoria = número de inspiraciones por minuto
Actividad
Pulsaciones por minuto
Reposo
Actividad intensa
Actividad
Reposo
Actividad intensa
Inspiraciones por minuto
Indicios de T corporal
Reposo
Activ. física
Abrigo
Enrojecimiento en mejillas
Enrojecimiento en orejas
Transpiración
Sed
Modelo de planillas grupales para el trabajo en el aula:
Frecuencia cardíaca
Actividad física
Frecuencia mín. Frecuencia máx.
Promedio
Reposo
Activ. intensa
Frecuencia respiratoria
Actividad física
Frecuencia mín. Frecuencia máx.
Promedio
Reposo
Activ. intensa
Resultados esperados:
Los resultados esperados son una forma de poner en palabras adecuadas y en
números las sensaciones que son habituales para los chicos después de realizar un
ejercicio físico intenso. Aumenta la frecuencia cardíaca (sienten más fuertes los
latidos del corazón), aumenta la frecuencia respiratoria (se sienten agitados) y
aumenta gradualmente la temperatura corporal (sienten sed, incomodidad con el
abrigo, los cachetes y las orejas coloradas y transpiran).
Reflexión:
Es importante observar, por un lado, que no todos los resultados son idénticos y
que varían en un rango que dependerá de las características de cada individuo, el
entrenamiento físico, la edad, etc. y por otro, fundamentar estos fenómenos de
manera sencilla.
De la discusión y fundamentación de los resultados debería quedar claro que el
aumento de la frecuencia cardíaca tiene que ver con la necesidad del cuerpo de
llevar más sangre a los músculos con “el combustible” (la glucosa) y el oxígeno
para poder “usarla” y que de ese combustible se obtiene la “energía” suficiente
para mantener el ejercicio. El aumento del número de inspiraciones por minuto se
relaciona con ese aumento de la necesidad de oxígeno en los músculos. Y, además,
que al usar ese combustible se produce (se libera) calor, que es una forma de
energía y que produce un aumento temporario de nuestra temperatura corporal.
En este punto es interesante conversar acerca de que otras formas de energía
conocen, si utilizamos energía solo cuando hacemos ejercicio y, en particular, de
donde obtenemos ese combustible que nos permitió obtener la energía que
necesitábamos.
Indagación guiada II: “Los alimentos”
¿Cuál es la sustancia mayoritaria: proteínas, azúcares o grasas en los alimentos que
se listarán a continuación? (Se presenta la tabla de planilla de toma de datos con el
listado de alimentos a ensayar)
Eje de comparación:
diferentes alimentos
Parámetros a medir:
presencia de proteínas
presencia de azúcares
presencia de grasas
Materiales:
distintos tipos de alimentos
cajas de Petri, tubos de ensayo, varilla, goteros
Reactivos: solución de yodo, solución de almidón, Biuret,
solución de caseína, vaselina, alcohol, agua
Etiquetas de alimentos envasados
Metodología:
Se organizará al conjunto de los chicos en grupos de 3 ó 4, cada uno de los cuales
recibirá los distintos tipos de alimentos en cajitas de Petri ó tubo de ensayo y un
tipo de reactivo para medir proteínas, almidón o grasas. Idealmente, debería haber
al menos dos grupos que trabajen detectando la misma macromolécula para poder
comparar los resultados.
Una vez organizados se realizarán, a manera de mostración, las distintas reacciones
químicas para que se familiaricen con los colores que deberían encontrar en los
casos positivos y utilizando, en todos los casos, agua como control negativo.
Reacciones químicas:
i-Detección de almidón: Se añaden unas gotas de solución de yodo (Lugol) de
color marrón anaranjado a una solución incolora (almidón 1%). En presencia de
almidón, la solución de yodo adquiere un color oscuro entre azul y negro.
ii-Detección de proteínas: Se añaden varias gotas de la solución de Biuret a la
solución de proteínas (caseína). En presencia de proteínas, la mezcla adquiere un
color morado.
iii-Detección de grasas y aceites: Se añade el mismo volumen de etanol (alcohol)
y una pequeña cantidad de agua, a la vaselina. Cuando hay grasa, la solución
adquiere un color blanco lechoso y al agitarla se forma una emulsión (gotitas finas
en suspensión).
Luego, se indicarán los ajustes necesarios para que cada grupo realice sus
experimentos con los alimentos. Los resultados se volcarán a una planilla y luego
se expondrán para que, en conjunto, se pueda completar la tabla.
Modelo de planilla para la toma de datos:
¿Qué resultado nos dio? Marco con + ó Alimento
Lugol
Biuret
Emulsión
Maicena disuelta
Aceite
Leche
Rodaja de papa
Pollo
Manteca
Banana
Manzana
Clara de huevo
Por otro lado, se completará una tabla en base a la información obtenida de las
etiquetas de los alimentos para relacionar el aporte energético con el tipo de
sustancia mayoritaria presente.
Alimento
Maicena
Aceite
Leche
Manteca
Fideos
Galletitas de agua
Arroz
Sustancia mayoritaria
Aporte energético (kcal)
Resultados esperados:
¿Qué resultado nos dio? Marco con + ó Alimento
Lugol
Biuret
Emulsión
Maicena disuelta
+
-
-
Aceite
-
-
+
Leche
-
+
+
Rodaja de papa
+
-
-
Pollo
-
+
-
Manteca
-
-
+
Banana
+
-
-
Manzana
+
-
-
Clara de huevo
-
+
-
Alimento
Sustancia mayoritaria
Aporte energético (kcal)
Maicena
almidón
72 kcal (1 cuchara sopera)
Aceite
grasas
108 kcal (1 cuchara sopera)
Leche
azúcares, proteínas, grasas 114 kcal (un vaso)
Manteca
grasas
74 kcal (1 cuchara sopera)
Fideos
azúcares
273 kcal (1 plato)
Galletitas de agua azúcares
130 kcal (5 galletitas)
Arroz
173 kcal (1 plato chico)
azúcares
Reflexión:
Es importante aclarar en primera instancia que el lugol es un reactivo que marca
solamente la presencia de un tipo de hidrato de carbono (azúcar), el almidón, lo
que no quita que haya otros azúcares presentes (en la leche, el almidón dio
negativo y, sin embargo, en la etiqueta figura la presencia de azúcares).
Si miramos los resultados positivos que obtuvimos con lugol (maicena, papa,
banana, manzana) que marca la presencia de almidón, veremos que todos los
alimentos son de origen vegetal.
Es importante resaltar que, si bien solo se
detectaron proteínas en alimentos de origen animal, las proteínas también están
presentes en otros alimentos de origen vegetal.
La detección química de las macromoléculas nos permite acercarnos a la idea que
de los alimentos aprovechamos algunas sustancias. Éstas deben ser transformadas
químicamente para, luego, ser llevadas por la sangre y utilizadas como
“combustible” en los lugares donde sean requeridas o bien sean almacenadas.
Por otro lado, si bien el análisis de las etiquetas podría ser dificultoso, es
importante conocer lo que estamos consumiendo (cuantas calorías nos aporta,
macromolécula mayoritaria, etc.). En particular, habría que resaltar que cuando
las grasas están presentes hay un aporte energético elevado (medido en calorías) y
porciones chiquitas de estos alimentos con grasas (1 cucharada sopera) aportan
muchas calorías. Así podríamos ver que aproximadamente 3 cucharadas soperas de
aceite aportan más calorías que un plato de fideos.
El tema de los alimentos tiene numerosas derivaciones, enlaza con muchos otros
temas: sustancias de reserva en los seres vivos, importancia de una dieta racional,
equilibrada y balanceada (pirámide nutricional, desórdenes alimentarios, etc),
aparato digestivo (digestión, transformación, absorción). En este práctico, en
particular, interesa mirarlo esencialmente desde el punto de vista energético, ¿de
donde obtenemos la energía para cumplir las necesidades vitales?, ¿el alimento nos
“da” la energía o “usando” las sustancias que obtuvimos de los alimentos
obtenemos la energía que necesitamos? ¿Dónde sucede ese proceso, en el tubo
digestivo?
¿Cómo
llega
el
“combustible”
a
inevitablemente, ¿qué relación hay con el oxígeno?
donde
es
requerido?
E,
Indagación guiada III: La respiración
¿En qué se parecen la combustión (quemado) y la respiración, en cuanto a la
liberación de energía, consumo de oxígeno y liberación de dióxido de carbono?
Eje de comparación:
combustión/respiración
Parámetros a medir:
liberación de energía
consumo de oxígeno
liberación de dióxido de carbono
Materiales:
trozo de papel, plato, fósforos
vela, frasco, vasitos, pajita, perita de goma, pipeta
reactivo rojo de cresol
planillas de resultados de la indagación guiada I
Metodología:
Se divide al conjunto de alumnos en grupos de 3 ó 4 para la realización de varios
experimentos muy sencillos. El primero consiste simplemente en quemar un trozo
de papel sobre un plato. Observar.
Otro experimento consiste en preparar dentro de un frasco, una vela y un vasito
con rojo de cresol. Prender la vela, cerrar el frasco. Observar.
La solución de rojo de cresol se pone de color amarilla en presencia de dióxido de
carbono.
Por otro lado, exhalar con una pajita dentro de un vasito que contiene una solución
de rojo de cresol. Observar.
Y, además, burbujear aire con una perita de goma sobre una pipeta colocada en
otro vasito con rojo de cresol. Observar.
Como los experimentos son muy sencillos considero que no es necesaria una toma
convencional de datos en planilla pero sí dejar, luego, constancia de las
conclusiones discutidas en conjunto.
Para esto se completará la siguiente hoja después de la reflexión grupal.
Recordamos:
El rojo de cresol cambia de color en presencia dióxido de carbono.
Este reactivo viró al amarillo cuando: (contesto si o no)
a)Dejamos la vela encendida en un recipiente cerrado
b)Cuando exhalamos
c)Cuando burbujeamos aire con una pipeta
Ahora sí, sacamos conclusiones!
1)Algunos de los gases del aire son el......................y el.................................
2)La vela encendida consumió....................... y liberó...................................
3)Los
seres
vivos
cuando
respiran
consumen………………………y
liberan……………………….
4)Cuando hacemos gimnasia nuestra respiración…………………………….
5)Para movernos necesitamos gastar……………………… La energía la obtenemos
cuando…………………………..las sustancias orgánicas simples que obtuvimos al
transformar los………………………….
6)El…………………… que respiramos nos sirve para ………………las sustancias
orgánicas simples en el interior de nuestro cuerpo.
Resultados esperados:
La combustión al aire del papel se espera que sea completa ya que hay
disponibilidad ilimitada de oxígeno. Se indicará el acercamiento de las manos para
notar la liberación de calor.
La vela encendida en el frasco cerrado se apagará luego de un rato mientras que el
rojo de cresol se tornará amarillo.
Al exhalar con una pajita sobre la solución de rojo de cresol, éste se volverá
amarillo, lo que no sucederá cuando se burbujee el aire.
Reflexión:
Durante la combustión completa del papel (materia orgánica) se puede detectar la
liberación de energía, en este caso, en forma de calor y luz. Cuando realizamos
actividad física intensa, en la que aumenta la frecuencia respiratoria (número de
inspiraciones por minuto) también hay liberación de energía que detectamos como
liberación de calor (aumento de la temperatura corporal).
Cuando quemamos al aire, la combustión no se detuvo, mientras que al hacerlo en
un frasco cerrado, sí, podemos decir que la ausencia de un gas presente en el aire
impidió, en el segundo caso, que la combustión fuera completa. Sabemos que se
trata de oxígeno. Durante el desarrollo de la actividad física intensa aumentó la
frecuencia respiratoria y podemos sospechar, ahora, que es debido a una mayor
demanda de oxígeno por la necesidad de “quemar glucosa” (“combustible”) en los
músculos.
En la combustión se libera un gas importante, el dióxido de carbono, que pudimos
detectar a través del cambio de color del reactivo rojo de cresol en el experimento
de la vela. Cuando hay oxígeno presente este reactivo no vira, lo que quedó
demostrado al burbujear aire completo en una solución del mismo. El dióxido de
carbono también se libera durante la respiración y lo detectamos al exhalar sobre el
reactivo, que viró su color al amarillo.
El objetivo de estas comparaciones es poner de manifiesto que la respiración es
una combustión controlada que libera energía, que esto sucede en el lugar del
organismo que lo requiera (como el caso de los músculos en el ejercicio), que
implica el uso de materia orgánica que consumimos a través de los alimentos y
transformamos en sustancias simples, que requiere de oxígeno para poder hacer
ese uso y que de tales procesos químicos surge el dióxido de carbono que se libera.
Entonces, debería quedar claro que la respiración no se reduce al simple hecho de
inspirar oxígeno y exhalar dióxido de carbono. El abordaje de la terminología y la
explicación se puede simplificar o complejizar de acuerdo al grupo, lo más
importante es el abordaje integral de la temática.
En este punto, en que abordamos ya el uso de la energía por parte de nuestro
organismo, de donde la obtenemos y la respiración como mecanismo complejo
involucrado, es importante incorporar a las plantas. Las plantas son las captadoras
de la energía lumínica del sol (fuente de energía) que transforman la materia
inorgánica de su medio externo (agua, dióxido de carbono atmosférico y sales) en
materia orgánica (almidón) que utilizan para su crecimiento y desarrollo y sirve,
además, de alimento en la cadena trófica (de la que nosotros también formamos
parte).
Indagación guiada IV: Fotosíntesis
¿Pueden las plantas fabricar el almidón tanto en presencia de luz como en ausencia
de la misma?
Eje de comparación:
presencia/ausencia de luz
Parámetros a medir:
presencia de almidón
Materiales:
planta de geranio, rodaja de papa
trozos de tela
reactivo de lugol
planta acuática
pecera con agua
Metodología:
Se divide al conjunto de alumnos en 4 grupos, cada uno de los cuales deberá
ocuparse del cuidado de una planta de geranio (observar que reciba luz, regarla), en
una maceta que permanecerá en el patio de la escuela los días de desarrollo del
experimento.
Elegirán en cada planta, al menos dos hojas que cubrirán totalmente con los trozos
de tela para que no reciban luz.
Después de por lo menos una semana se toman las hojas tapadas y otras dos más.
Se observa la diferencia de color entre las hojas tapadas y las que permanecieron
destapadas y se las tiñe a todas con reactivo de lugol (recordamos que el lugol de
color marrón anaranjado se pone azul oscuro en presencia de almidón). Para la
tinción, realizar cortes en las hojas para que el reactivo pueda penetrar en el
interior de las mismas. Se anotan los resultados en una planilla.
Se incorpora al experimento una rodaja de papa para colorear con lugol ya que nos
servirá para sacar conclusiones.
Modelo de planilla para la toma de datos:
Color
Reacción con Lugol
Hoja al sol
Hoja tapada
Rodaja de papa
Por otro lado, se somete dos peceras con plantitas acuáticas a distintas condiciones
de luminosidad. Una se ubica en un cuarto con luz natural y la otra sometida a
condiciones de alta intensidad lumínica, con una lámpara encendida durante las 24
horas. Después de un par de días en estas condiciones, se comienzan a realizar
observaciones diarias, durante tres días, de las plantas en ambas condiciones y se
registran los resultados.
Modelo de planilla para la toma de datos:
Número de día
Planta iluminada
Planta con luz natural
Presencia de burbujas
Presencia de burbujas
en el agua
en el agua
1
2
3
Resultados esperados:
Color
Reacción con Lugol
Hojas al sol
verdes
positiva
Hojas tapada
amarillas
negativa
Rodaja de papa
blanca
positiva
Número de día
Planta iluminada
Planta con luz natural
Presencia de burbujas
Presencia de burbujas
en el agua
en el agua
1
abundantes
algunas
2
abundantes
algunas
3
abundantes
algunas
Reflexión:
En el primer experimento se observa que cuando las hojas no reciben luz, no
pueden producir almidón (realizar fotosíntesis). Entonces, es interesante discutir
como es que si la papa está enterrada en el suelo y no recibe luz puede tener
almidón presente, lo que nos lleva a conversar sobre el lugar físico en donde este
fenómeno ocurre (las hojas), por un lado y la capacidad de las plantas de movilizar
y llevar las sustancias que elabora a otras partes de la misma, por otro.
En el segundo experimento observamos que una mayor intensidad lumínica induce
una mayor fotosíntesis y, por lo tanto, más liberación de oxígeno que se evidencia
por la aparición de mayor cantidad de burbujas en el agua.
Con estos experimentos debería quedar en evidencia la capacidad de las plantas de
producir azúcares (almidón), proceso que involucra la capacidad de liberar oxígeno
a la atmósfera y que solamente toma lugar en presencia de luz (como
demostramos) y de otros “ingredientes” como el dióxido de carbono de la
atmósfera y el agua del suelo.
Sería útil en este punto discutir acerca de las necesidades de las plantas de usar
también ellas los azúcares que fabrican, a través de la respiración como así también
de la capacidad de producir otras sustancias como proteínas y en menor grado
lípidos (en las semillas).
Reflexión final:
Esta secuencia didáctica, que involucra cuatro partes bien definidas, tiene por
objeto presentar de manera sencilla un tema complejo, como lo es el flujo de
energía en los sistemas biológicos. Se pretende que después de la realización de
esta serie de actividades los alumnos puedan comprender el sentido unidireccional
de este flujo en un ecosistema.
Como actividad de integración, comprensión y cierre sería interesante construir un
esquema en conjunto donde se represente un ecosistema natural y en el que
aparezcan las siguientes palabras:
PLANTAS
ANIMALES
AGUA
AIRE
SON CONSUMIDAS POR
SON CONSUMIDOS POR
PRODUCTORES
DESCOMPONEDORES
ENERGIA SOLAR
RESPIRACIÓN
FOTOSÍNTESIS
Sobre una hoja transparente sobre este dibujo se podría señalar el flujo de CO2 y
O2, según sean liberados o absorbidos por los seres vivos y señalar el flujo de la
energía desde el sol hasta los consumidores.
Sobre las preguntas y las metodologías presentadas, considero que son apropiadas
para cumplir los objetivos planteados. Habría que ser especialmente cuidadosos en
las discusiones de, en una primera instancia, abordar los temas apuntando
básicamente a la energía para que este trabajo de integración pueda ser
comprendido en su totalidad. Luego, los temas pendientes de profundización que
hayan surgido de las discusiones podrán ser utilizados como los nexos que nos
posibiliten encaran futuras indagaciones.
Creo que el tema así planteado es totalmente extrapolable a cualquier ecosistema.
La propuesta así planteada es útil básicamente para desarrollar actividades en
CIENCIAS NATURALES.
Los conceptos de promedio, rango, la utilización de
tablas de doble entrada y gráficos de líneas son contenidos de MATEMÁTICAS.
Por otro lado, el esquema o dibujo planteado tiene que ver con PLÁSTICA y el
desarrollo de una actividad física intensa se propuso como actividad de
EDUCACIÓN FÍSICA. Asimismo, el hecho del trabajo en grupo, toma colectiva
de resultados ó compartir resultados con otros grupos y las discusiones grupales
estimulan el desarrollo de valores como la organización, la responsabilidad, el
respeto, la solidaridad y saber escuchar.
Además, las discusiones grupales
fomentan un espíritu crítico frente a los resultados ó la metodología y sumado al
hecho del estímulo de formular preguntas preparan a los alumnos en el hábito de
saber dudar, cuestionar y aprender que en las ciencias no hay verdades absolutas.