Download 3medio - Ir al sitio.
Document related concepts
Transcript
Sociedad educacional Hugo Casanueva Año Nivel Sector de aprendizaje Subsector de aprendizaje Docente Unidad Técnico Pedagógica 2011 3º Medio Ciencias Biología Andrea JAra Nombre Unidad OFV Control nervioso y comportamiento 1. Comprender que los organismos han desarrollado mecanismos que posibilitan su funcionamiento sistémico y su interacción con el medio de manera integrada, manteniendo un ambiente interno estable. 2. Conocer la organización del sistema nervioso y comprender su función en la regulación y coordinación de las funciones sistémicas, la motricidad y el comportamiento. 3. Comprender y valorar los fundamentos de la evolución y adaptación a distintos ambientes, y la diversidad biológica como su resultado. 4. Apreciar la importancia de la formulación de teorías en el desarrollo del pensamiento científico; comprender la distinción entre las teorías y los hechos que las sostienen o refutan y la manera como éstas se validan en la comunidad científica; saber del retardo que puede haber en la aceptación y utilización de una teoría por la opinión pública. OFT 1) Conocimiento de si mismo: Desarrollar y conocer las habilidades, potencialidades y limitaciones de cada uno. Desarrollar las habilidades de análisis, interpretación y síntesis de información y conocimiento, conducentes a que los estudiantes sean capaces de establecer relaciones entre los distintos sectores de aprendizaje; de comparar similitudes y diferencias; de entender el carácter sistémico de procesos y fenómenos; de diseñar, planificar y realizar proyectos; de pensar, monitorear y evaluar el propio aprendizaje; de manejar la incertidumbre y adaptarse a los cambios en el conocimiento. 2) Desarrollo del Pensamiento: Se desarrollan habilidades de investigación, que tienen relación con la capacidad, de identificar, procesar y sintetizar información de una diversidad de fuentes; organizar información relevante acerca de un tópico o problema; revisar planteamientos a la luz de nuevas evidencias y perspectivas; suspender los juicios en ausencias de información suficiente. Desarrollar habilidades comunicativas, que se vinculan con la capacidad de exponer ideas, opiniones, convicciones, sentimientos y experiencias de manera coherente y fundamentada, haciendo uso de diversas y variadas formas de expresión. Desarrollar las habilidades de análisis, interpretación y síntesis de información y conocimiento, conducentes a que los estudiantes sean capaces de establecer relaciones entre los distintos sectores de aprendizaje; de comparar similitudes y diferencias; de entender el carácter sistémico de procesos y fenómenos; de diseñar, planificar y realizar proyectos; de pensar, monitorear y evaluar el propio aprendizaje; de manejar la incertidumbre y adaptarse a los cambios en el conocimiento. 3) Persona y Entorno: Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, por un lado, y la flexibilidad, la originalidad, la capacidad de recibir consejos y críticas y el asumir riesgos, por el otro, como aspectos fundamentales en el desarrollo y la consumación exitosa de tareas y trabajos. Desarrollar la iniciativa personal, la creatividad, el trabajo en equipo, el espíritu emprendedor y las relaciones basadas en la confianza mutua y responsable. Proteger el entorno natural y sus recursos como contexto de desarrollo humano. Contenidos 1. Sistema nervioso: organización y función. 2. Impulso nervioso. 3. Sinapsis y neurotransmisores. 4. Vías aferentes y eferentes. 4) Formación Ética: comprender y actuar en concordancia con el principio ético que reconoce que todos los “seres humanos nacen libres e iguales en dignidad y derechos y, dotados de razón y conciencia, deben comportarse fraternalmente los unos con los otros” (Declaración Universal de Derechos Humanos, Artículo 1º). En consecuencia, conocer, respetar y defender la igualdad de derechos esenciales de todas las personas, sin distinción de sexo, edad, condición física, etnia, religión o situación económica. Respetar y valorar las ideas y creencias distintas de las propias, en los espacios escolares, familiares y comunitarios, con sus profesores, padres y pares, reconociendo el diálogo como fuente permanente de humanización, de superación de diferencias y de acercamiento a la verdad. Objetivo sexualidad: Analizar el sentido reproductivo de la sexualidad en términos de paternidad y maternidad responsable. Objetivo nutrición: Identificar y analizar las enfermedades de transmisión alimentaria más frecuentes y sus posibles formas de prevención Aprendizajes Esperados Actividades Genéricas Cronograma Evaluación Alumnos y alumnas saben y entienden que: • Todos los organismos tienen la propiedad de responder (reactividad o irritabilidad) a estímulos externos (cambios en el ambiente) cuando éstos alcanzan cierta intensidad (umbral). Algunos organismos poseen un sistema nervioso que expande la capacidad y diversidad de respuesta. • El sistema nervioso integra la función de los sistemas sensoriales y los musculares a través de centros ubicados en la médula espinal y el cerebro, donde se procesan las señales provenientes del exterior e interior del organismo. • El cerebro está formado por 100 billones de neuronas organizadas en una red tridimensional cuyas interacciones originan toda la Informarse sobre la propiedad de reactividad y sus niveles de complejidad en diversos organismos con y sin sistema nervioso. Los estudiantes investigan en la bibliografía disponible y en internet ejemplos de respuestas a cambios del medio en organismos unicelulares y multicelulares. Discuten sus observaciones. El docente presenta un esquema como el siguiente y explica las ventajas del sistema nervioso y la complejidad de las respuestas, haciendo una relación entre la organización del sistema nervioso en redes neuronales y ganglionares y la capacidad de integrar estímulos y señales. Explicar que los estímulos son cambios en el ambiente, tales como cambios de presión, composición química, temperatura, radiación y propiedades eléctricas. Reconocer la función del sistema nervioso en distintas actividades y conductas y relacionarlas con su organización general y sus unidades funcionales: las neuronas. El profesor o profesora muestra diversas actividades (arquero atajando, equilibrista, iluminación y dilatación de la pupila, una persona suelta una barra y otra la recibe, pide a un estudiante que vaya hacia la puerta, etc.) e invita a los estudiantes a identificar los estímulos, las relaciones entre los elementos sensoriales y los elementos musculares, y los aspectos que requieren integración de la actividad neuronal en el Sistema nervioso. A través de preguntas, se guiará a los alumnos y alumnas a reconocer que los elementos sensoriales y musculares están alejados en el cuerpo, que deben tener conexiones precisas y rápidas, y que debe haber integración de las señales provenientes del medio para generar una respuesta adecuada. Mostrar esquemas con la organización general del sistema nervioso para explicar: a) que la precisión en la transmisión de las señales está basada en las rutas y las íntimas interconexiones que establecen las neuronas con células específicas; b) que la velocidad se debe a la naturaleza eléctrica del impulso nervioso. Hacer ver la diferencia de velocidad que tienen los procesos de difusión (por ejemplo del humo en el aire o una gota de tinta en un vaso) y los Marzo DIAGNOSTICO, selección multiple PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase SUMATIVA Prueba escrita PROGRESIVA, revisión de tareas actividad mental. Esta actividad se ve reflejada en el comportamiento y en una gran variedad de atributos, tales como la inteligencia, las emociones, los afectos, el aprendizaje, el lenguaje y la memoria. El cerebro es responsable de la percepción del mundo externo e interno, fija nuestra atención, y controla la maquinaria de la acción. • Los receptores sensoriales son estructuras especializadas que responden selectivamente a un tipo de estímulo, ya sea, presión, calor o frío, vibración, luz y compuestos químicos. La respuesta de los receptores consiste en señales eléctricas que pueden viajar por las neuronas a otros lugares del Sistema nervioso donde son integradas. La visión, como otras sensaciones, es un proceso que involucra la estimulación de receptores específicos, transmisión e integración de señales nerviosas en el cerebro. En este caso, la luz estimula a los fotorreceptores que están en la retina desde la cual se generan las señales que procesos eléctricos. Mostrar con una ilustración las diferencias del sistema nervioso y el endocrino. Para apreciar la organización funcional del cerebro, alumnos y alumnas utilizan la tabla 1 para rotular un corte transversal de cerebro, indicando el nombre y la función de cada región. Presentar aspectos históricos sobre las ideas de la estructura y función del sistema nervioso. Observar neuronas en el tejido nervioso y hacer esquemas funcionales, ilustrando las relaciones entre su estructura y función. El profesor o la profesora explica el aporte de Camillo Golgi y Santiago Ramón y Cajal al conocimiento del tejido nervioso. Luego presenta preparaciones de cortes histológicos transversales de medula espinal con distintos grados de magnificación para que se puedan apreciar la sustancia gris, la sustancia blanca, y neuronas. Utilizar esquemas de diferentes tipos de neuronas para que los estudiantes reconozcan los elementos comunes y puedan sintetizar el fenotipo neuronal en un esquema de una neurona tipo. El docente utilizará este esquema para explicar que todas las neuronas tienen las siguientes características: a) Una polaridad funcional reflejada en regiones especializadas en recibir estímulos (región de entrada del estímulo), regiones especializadas en la rápida propagación de la señal por largas distancias (axón) y la región axonal terminal donde se secreta el neurotransmisor que estimulará positiva o negativamente la neurona post-sináptica. b) Las neuronas se especializan en la transmisión de mensajes direccionalmente. c) Algunos tipos de neuronas tienen su axón cubierto por mielina, una estructura aislante formada por las células de Schwann. Mostrar un esquema de un axón cubierto por la vaina de mielina. Las figuras 4 y 5 sirven de ejemplo para esta actividad. Analizar un acto reflejo reconociendo los componentes sensoriales y motores, la direccionalidad de la señal nerviosa, sus relevos sinápticos entre el componente sensorial y el motor, y sus modificaciones post-sinápticas (excitación e inhibición). El docente pide a los estudiantes que identifiquen los distintos estímulos a los que reacciona el organismo y los invita a que planteen propuestas sobre los mecanismos por los cuales el organismo podría captar estos estímulos y elaborar repuestas ante ellos. Les pide que incluyan al cerebro en sus conjeturas. Preguntará, por ejemplo, cómo distingue el cerebro que se trata de temperatura, presión o señales luminosas. Durante la conversación debe ir explicando el concepto de receptor sensorial, como una estructura especializada en la transformación de los estímulos en impulsos nerviosos que pueden ser integrados por el cerebro. Luego explica que el reflejo es una forma simple de conducta frente a un estímulo donde se pueden encontrar todos los elementos que se necesitan para entender los principios básicos de la función del sistema nervioso. y guías durante la clase PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase FORMATIVA Desarrollan guía de trabajo en grupo Abril Evaluación formativa, se realizan preguntas dirigidas PROGRESIVA, revisión de tareas viajan por el nervio óptico hasta ciertas regiones del cerebro donde su procesamiento produce la visión. La visión puede afectarse por anomalías oculares y nerviosas. • Las neuronas son células especializadas que permiten la comunicación casi inmediata de diferentes puntos del organismo. Estas células poseen propiedades estructurales y funcionales que permiten conducir impulsos eléctricos a gran velocidad (1 a 100 metros/segundo) e integrar la actividad de muchas neuronas. La actividad coordinada de las neuronas y sus interacciones por medio de las sinapsis producen respuestas motoras y emocionales, percepciones, aprendizaje, memoria, lenguaje y en general todos los procesos mentales. Esto es posible gracias a que se organizan formando vías y redes de señalización, con precisas y múltiples interconexiones entre ellas y con las células musculares. Las neuronas se comunican con otras Demuestra el reflejo rotuliano y describe sus características y los componentes nerviosos y musculares involucrados, realizando un esquema como el de la figura 6. Llama la atención sobre la rapidez de la respuesta y pide a los estudiantes que la comparen con procesos regulados hormonalmente, recuperando para esto conocimientos previos (por ejemplo, el control del ciclo menstrual o de los niveles de glucosa). Dibujan esquemáticamente un arco reflejo. Deben reconocer en el esquema los principios y conceptos que ya se han expuesto en actividades anteriores. Aquí se les adicionará otro concepto importante: el hecho de que el impulso nervioso se va modificando a medida que se transmite en cada relevo sináptico, porque la neurona post-sináptica puede ser inhibitoria o recibir también señales de otras neuronas que pueden ser inhibitorias. y guías durante la clase Examinar las propiedades eléctricas de la membrana plasmática de la neurona en reposo (potencial de reposo) y bajo estimulación (potencial de acción). En el montaje experimental ilustrado en la figura 8, se utilizó un par de electrodos para registrar diferencias de potencial tanto en la región neuronal que recibe estímulos sensoriales como en el axón. Uno de los microelectrodos está colocado fuera de la célula mientras el otro se introdujo al interior. Mediante preguntas, guiar a los estudiantes para que aprecien que existe un potencial eléctrico a través de la membrana plasmática y para que hagan inferencias sobre su significado en términos de la distribución de cargas, recuperando conocimientos previos sobre potencial, iones y cargas eléctricas. Luego, preguntar sobre cómo se perturba el potencial de reposo en distintas partes de la neurona al aplicar un estímulo. Llevar a los alumnos y alumnas a que aprecien lo siguiente: a) se requiere una despolarización inicial de cierta magnitud (umbral) para que se produzcan potenciales de acción; b) el potencial de acción es de tipo “todo-o-nada” y no varía su amplitud al propagarse a todo lo largo del axón; c) el potencial de acción, al llegar al término del axón desencadena la secreción (exocitosis) de un transmisor nervioso que servirá de estímulo para la próxima neurona en la vía de conducción de la señal. Cada uno de estos aspectos debe surgir de preguntas e inferencias. Guiar a los estudiantes para se den cuenta que una diferencia de potencial significa una separación de cargas positivas y negativas a cada lado de la membrana plasmática y que los estímulos inducen una inversión en la separación de cargas. Deben poder concluir que el potencial de acción es una modificación del potencial de reposo, que puede ser conducido por los axones de las neuronas. También es importante que los alumnos y alumnas se den cuenta de las distintas regiones funcionales que tiene la neurona. Mencionar que los mecanismos básicos que explican estas observaciones quedarán en la incógnita por el momento, pero que serán retomados más adelante. Finalmente, observan la figura 9 e integran estos SUMATIVA Realizan prueba escrita (rejilla de conceptos) SUMATIVA Presentan informe grupal Mayo PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase neuronas o con células efectoras musculares o glandulares a través de señales químicas (neurotransmisores) que se liberan por exocitosis en las terminales sinápticas desde la neurona activa y son captadas por receptores específicos en la superficie de la célula efectora. Los procesos de aprendizaje, formación de memoria o la acción de drogas involucran modificaciones al nivel de la sinapsis nerviosa. • La membrana plasmática de todas las células tiene un potencial eléctrico de reposo negativo, que resulta de la tendencia del ion potasio a salir de la célula por canales específicos, como resultado de una gradiente de concentración que se mantiene por la actividad de la bomba de sodio-potasio, consumiendo energía. En las neuronas, el potencial de reposo puede ser modificado rápidamente (despolarización) gracias a la apertura de canales de sodio, como resultado de estímulos ambientales o señales de otras neuronas. Esto genera potenciales de acción conceptos en las distintas neuronas y células musculares del arco reflejo, apreciando la transmisión sináptica de las señales. Analizar las características de los potenciales de acción producidos por distintos sistemas sensoriales y su relación con el tipo e intensidad del estímulo. En el montaje experimental de la figura 10 se utilizó un par de microelectrodos conectados a un osciloscopio para detectar las diferencias de potencial eléctrico (voltaje) de los axones provenientes de receptores de presión en la piel y de fotorreceptores en el ojo, frente a estimulaciones de intensidad creciente. Para estimular los receptores en la piel se utilizó una pequeña sonda de punta redondeada y para los estímulos luminosos una linterna cuya intensidad de luz es variable. El profesor o profesora debe guiar con preguntas a los estudiantes para que noten que el potencial de acción es siempre de la misma magnitud, pero varía su frecuencia y su número en relación al estímulo. Luego incitarlos a que se hagan preguntas para plantear el problema que origina esta observación. Si dos estímulos tan diferentes generan las mismas señales eléctricas en las neuronas correspondientes. ¿Cómo se da cuenta el sistema nervioso del tipo de estímulo que está recibiendo si esto no se refleja en las características de la actividad eléctrica de las neuronas? Al final de la discusión debe quedar claro que esto se debe a las distintas vías neuronales que se activan y llevan la información al cerebro. Examinar esquemas de la organización del sistema nervioso central e imágenes del cerebro en actividad para ilustrar que los diferentes estímulos activan vías neuronales específicas. Los alumnos y alumnas observan documentos fotográficos con imágenes del encéfalo obtenidas con técnicas de exploración modernas no invasivas. Realizan un esquema simplificado de los principales elementos anatómicos que componen el encéfalo. Luego observan fotografías de cortes microscópicos de la corteza cerebral que muestren la enorme cantidad de neuronas organizadas en capas. El docente les presenta un esquema con las vías aferentes y eferentes y su cruzamiento a nivel de la médula. La anatomía del sistema nervioso se examina sólo para explicar que distintos estímulos activan distintas vías neuronales y que esto determina en gran parte el significado de los estímulos. Ya han visto que las señales no informan sobre la especificidad del estímulo, sea este visual, táctil o de otro tipo. Observar imágenes de la actividad cerebral durante el uso del lenguaje, para apreciar la complejidad de uno de los procesos mentales más característicos del hombre. El profesor o profesora muestra las siguientes imágenes de exploración dinámica del cerebro de individuos durante tareas relacionadas con distintos aspectos del lenguaje, SUMATIVA, desarrollan construcción kinestésica. PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase SUMATIVA Preguntas orales que son utilizados para transmitir las señales nerviosas de un sitio a otro. La información que lleva el impulso nervioso está codificada en la frecuencia y número total de potenciales de acción. Los nervios que poseen axones largos tienen una vaina aislante de mielina, interrumpida por nudos de Ranvier, que hace más rápido el viaje del impulso nervioso. • El sistema muscular es controlado por el sistema nervioso de manera voluntaria o refleja, somática o autónoma. Un ejemplo de esto son los movimientos respiratorios controlados por centros que reciben información sobre la composición química de la sangre (oxígeno, dióxido de carbono y pH) y la distensión de la caja torácica. A nivel celular existen estructuras citoplasmáticas que forman un verdadero “motor molecular” (sarcómero) y proveen a las células musculares estriadas de la capacidad de contracción para el movimiento del organismo. Alumnos y alumnas mejoran para que los estudiantes aprecien que se activan diferentes regiones. Se les explicará que estas regiones están involucradas en la integración de las señales nerviosas que se producen durante esas tareas. Las observaciones se resumen en un esquema y se promueve una discusión donde los estudiantes planteen qué creen ellos o ellas acerca del aporte de estas observaciones al conocimiento sobre el funcionamiento del cerebro. El docente debe guiarlos para que aprecien que la actividad mental relacionada con el lenguaje la llevan a cabo grupos neuronales localizados en distintas regiones, pero que deben interactuar entre sí para producir el lenguaje. Mencionar que el mecanismo por el cual esto ocurre es aún desconocido, aunque las nuevas técnicas han permitido grandes avances al poder observar el cerebro en actividad. Preguntar qué otras tareas les parecería interesante estudiar con estas técnicas. Hacer inferencias y conjeturas sobre el mecanismo del potencial de reposo, en base a información y esquemas funcionales. Presentar a los alumnos y alumnas información sobre la composición de iones intra y extracelular, e incitarlos a que propongan mecanismos que expliquen cómo se forman las gradientes de sodio y potasio. Recuperando conocimientos de 1º Medio preguntar cómo podrían pasar selectivamente ciertos iones a través de la membrana. Luego mostrarles un esquema funcional como el de la figura 14 donde se pueda inferir la función de la bomba de sodio-potasio en la generación de la gradiente de estos iones y la función de los canales iónicos en la permeabilidad selectiva de la membrana al potasio. Hacer notar que existen muchos más canales de potasio que de sodio y explicar que la membrana es muy poco permeable a los aniones. Con estos antecedentes, el profesor o profesora guiará a los estudiantes con preguntas para que infieran que el potasio fluye hacia afuera de la célula movido por su gradiente de concentración dejando atrás aniones para los cuales la membrana presenta una menor permeabilidad. Los alumnos y alumnas deben lograr inferir, con ayuda del docente, que esto produce una separación de cargas eléctricas que determina la existencia de un potencial de membrana (potencial de reposo). Hacer conjeturas e inferencias sobre el mecanismo que origina el potencial de acción aplicando conocimientos previos. El profesor o profesora pregunta sobre qué pasaría con el potencial de reposo si de repente entrara una gran cantidad de sodio. Luego presenta los gráficos de la figura 15 sobre los cambios de permeabilidad a los iones sodio y potasio y su relación con el potencial de acción. Los estudiantes deben analizar y describir estos cambios en esquemas funcionales, como los de la figura 16, aplicando sus conocimientos sobre canales iónicos. Se les explica que ciertos canales se encuentran normalmente cerrados y sólo se abren cuando el potencial de membrana se despolariza (se hace menos negativo) y sobrepasa un cierto nivel (umbral). SUMATIVA Elaboran un mapa conceptual PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase sus habilidades para: • Elaborar y sintetizar conceptos. • Razonar, inferir y hacer conjeturas, en base a conocimientos previos y problemas. • Utilizar distintas fuentes de información. • Interpretar gráficos, fotografías, dibujos y esquemas funcionales. Regulación de las funciones corporales y Homeostasis 1. Homeostasis y función renal 2. Regulación neuroendocrina Alumnas y alumnos saben y entienden que: • El sistema endocrino regula múltiples procesos en el organismo a través de señales químicas vertidas a la sangre (hormonas). Estas señales modifican la actividad de las células capaces de captarlas (efectores). • Es necesario mantener un ambiente interno relativamente constante (homeostasis) para asegurar una adecuada función celular. Esto se logra por múltiples procesos integrados. Ejemplos de estos procesos integrados son Estos potenciales de membrana ya fueron mencionados como potenciales de receptor producidos en la región que recibe las señales del ambiente o de otras neuronas. Se explicará que en la región que recibe señales no se originan potenciales de acción porque no existen ahí canales de sodio en cantidad suficiente para producir la respuesta. Llevar a los estudiantes a concluir que el potencial de acción resulta del movimiento secuencial de iones sodio y potasio a través de canales en la membrana Representar esquemáticamente una sinapsis y describir la transmisión del mensaje nervioso por medio de neurotransmisores. Alumnas y alumnos examinan una fotografía electrónica de una sinapsis entre neuronas, presentada por el profesor o profesora, y realizan un esquema rotulado indicando las neurona pre-sináptica y post-sináptica, el espacio sináptico, las vesículas sinápticas, el neurotransmisor y los receptores postsinápticos. El docente explica en forma simple su funcionamiento, utilizando una figura como la presentada a continuación. Redactan en una frase la forma en que el mensaje nervioso se transmite de una neurona a otra. Analizar la función integradora de señales en la neurona post-sináptica. Los alumnos y alumnas analizan un esquema funcional como el siguiente e interpretan los efectos de estímulos excitatorios e inhibitorios sobre los cambios en el potencial de reposo. Concluyen que existen dos tipos de sinapsis y que la neurona integra las señales que llegan a través de ellas bloqueando o desencadenando potenciales de acción. Informarse en la bibliografía sobre los principales neurotransmisores cerebrales y drogas que afectan el comportamiento. Los estudiantes buscan en la bibliografía disponible información sobre los principales neurotransmisores y sobre los mecanismos de acción de drogas sicofármacos a nivel de la sinapsis. Se pueden estudiar, por ejemplo, las enfermedades mentales como depresión o enfermedad bipolar y sindromes como el premenstrual. Presentan los datos en tablas y esquemas como los siguientes. Establecer relaciones entre estructura y función del ojo y realizar experiencias sobre interpretaciones visuales y sobre anomalías visuales producidas por lesiones nerviosas. Los alumnos y alumnas examinan un esquema anatómico del ojo y recuperan sus conocimientos de física de la visión y sus defectos estudiados en 1º Medio. El docente plantea el problema de cómo se transforma el estímulo luminoso en impulso nervioso. PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase SUMATIVA, Prueba de Nivel Junio PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase Sumativa Desarrollan guía de trabajo en grupo PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase la mantención de la composición química del medio interno y la regulación de la temperatura corporal. • Los riñones son los principales responsables de la mantención de la composición química de la sangre al eliminar los compuestos de desechos tóxicos, regular su concentración y controlar el contenido de agua (equilibrio hídrico) del organismo. • El volumen de agua que se elimina diariamente por el riñón depende del estado de hidratación del organismo y se regula por acción de la hormona antidiurética, que controla el grado de reabsorción del agua filtrada libremente en el glomérulo. • Las respuestas al estrés (comportamiento innato ante la amenaza) y el control de la temperatura implican una acción coordinada de los sistemas nerviosos y endocrino, con circuitos hormonales y nerviosos que involucran a las glándulas del hipotálamo y a las suprarenales. Alumnos y alumnas mejoran su habilidades de: Explica solamente que la luz activa un pigmento en los fotorreceptores que finalmente produce cambios en el potencial de membrana (en este caso la luz produce una respuesta hiperpolarizante) y que por medio de una serie de sinapsis en la retina alcanzan las células ganglionares que forman el nervio óptico. Con el fin de ilustrar que la percepción visual es en gran parte determinada por la actividad del cerebro, el docente realiza experiencias de efectos visuales que producen percepciones diferentes de las dimensiones y el color del objeto, tomando ejemplos de la literatura o las imágenes de la figura 20. Posteriormente, examinan alteraciones en el campo visual producidas por lesiones en diferentes partes del tracto óptico, Estudiar la relación entre estructura y función de fotorreceptores, como ejemplo de receptor sensorial que traduce un estímulo ambiental en una señal neuronal. Los estudiantes reciben información en una tabla que resume la función de conos y bastoncitos. Luego, el profesor o profesora muestra esquemas de su estructura y menciona que contienen un pigmento visual que capta la luz. Explica lo siguiente: a) que el pigmento visual consiste en una molécula de vitamina A unida a una proteína; b) que está alojado en una estructura (discos) diseñada para captar la luz con máxima eficiencia; c) que la luz produce un cambio en el pigmento visual que se traduce en cambios en los flujos iónicos y en el potencial eléctrico del fotorreceptor. El fotorreceptor, a su vez, a través de varias neuronas y sinapsis estimula a las células ganglionares que, finalmente, conducen los potenciales de acción al cerebro. Mediante preguntas llevar a los alumnos y alumnas a que apliquen su conocimiento para que infieran que deben haber canales en la membrana que responden a los estímulos de la luz. El docente pregunta cómo podría ser esto si los canales están en la membrana plasmática alejados del sitio donde está el pigmento visual. Debe llevarlos a concluir que los canales son regulados por eventos intracelulares que se gatillan por los cambios en el pigmento visual. Hará finalmente una analogía con otros receptores sensoriales explicando que en todos se abren o cierran canales en la superficie que recibe la señal de entrada al sistema nervioso. Informarse sobre el control nervioso de los distintos tipos de músculo, sus funciones en el organismo, y reconocer manifestaciones de su actividad en situaciones cotidianas. Alumnas y alumnos realizan un trabajo de investigación bibliográfica o en internet sobre el sistema nervioso somático y autónomo y los tipos de músculos que inervan. Presentan sus datos en esquemas como el de la siguiente figura, que presentará el docente como Julio PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase Evaluación formativa, se realizan preguntas dirigidas PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase Realizan prueba • Razonar, inferir y hacer conjeturas, en base a conocimientos previos y problemas. • Utilizar distintas fuentes de información. • Interpretar gráficos, fotografías, dibujos y esquemas funcionales. síntesis. Investigar sobre la estructura de la unión neuromuscular, cómo se transmite el estímulo desde el nervio al músculo, aplicando los conocimientos adquiridos, y la estructura de la fibra muscular con su aparato contráctil. Alumnas y alumnos buscan microfotografías de la unión neuromuscular, describen los componentes en esquemas, incluyendo el neurotransmisor y su receptor. Deben hacer una analogía con la sinapsis entre neuronas. Presentarles una figura que ilustre los diferentes niveles de organización del músculo esquelético, explicando de manera elemental el mecanismo de contracción muscular en base al motor molecular constituido por el sarcómero. Explicar los cambios de volúmenes y presiones del proceso de ventilación pulmonar, e ilustrar el control de la frecuencia respiratoria, reconociendo los elementos sensoriales, nerviosos y musculares. El profesor o profesora recupera conocimiento anterior sobre la posición del diafragma, en imágenes radiográficas del tórax en inspiración y en espiración (ver Programa de Biología de Primer Año Medio, página 95). Muestra ilustraciones de los músculos torácicos y del aumento de volumen del tórax al cambiar la inclinación de las costillas. Preguntar a los estudiantes cómo creen ellos que se regula la actividad de estos músculos y cómo aumenta cuando el organismo necesita más oxigeno (por ejemplo, durante el ejercicio o esfuerzo). A través de analogías con el arco reflejo hacerles razonar para que infieran que deben haber receptores que informen al sistema nervioso de los requerimientos de oxígeno (o de la actividad metabólica) y que éste, luego de procesar la información, envíe señales motoras a los músculos de la respiración. Describir el medio interno del organismo, discutir sobre su importancia, e identificar los principales factores que tienden a modificarlo y a regularlo, haciendo inferencias a partir de datos presentados en tablas y gráficos. El profesor o profesora presenta la definición de medio interno según Claude Bernard (1813-1878) como “conjunto de líquidos (linfa y plasma) del organismo.” Luego presenta la serie de datos que se muestran a continuación, con el fin de ilustrar el contenido hídrico y los principales constituyentes del plasma, el intersticio, y el medio intracelular. Con estos datos y a través de preguntas, llevar a los estudiantes a que sugieran factores que pueden modificar el contenido de agua y de cada constituyente, recuperando nociones de nutrición y de metabolismo. Luego, los alumnos y alumnas analizan un experimento de intercambio entre las células y su medio, utilizando la experiencia clásica de los glóbulos rojos en diferentes soluciones de NaCl. Recuperan el concepto de osmosis. Discuten sobre la necesidad de mantener las condiciones isotónicas de la sangre para el funcionamiento escrita (rejilla de conceptos) PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase COEVALUACION, lista de cotejo SUMATIVA Elaboran un mapa conceptual de las células y sobre los factores que tienden a cambiar estas condiciones, recuperando conocimientos de biología celular de Primer Año Medio. Analizar experimentos de regulación del medio interno, proponer una definición de homeostasis, deducir la función del riñón y discutir posibles mecanismos de regulación. En los gráfico de las figuras 28 y 29 se muestra la tendencia del organismo a mantener el volumen hídrico y la concentración de sal en la sangre. Los estudiantes reconocen que debe haber un mecanismo de regulación que involucra al riñón. Especulan sobre posibles factores que podrían influenciar la función del riñón. Observar la estructura del nefrón y relacionarla con su función en la formación de orina. Observan al microscopio o en diapositivas de microscopía electrónica la zona glomerular de un nefrón apreciando el íntimo contacto capilar-nefrón que ocurre en el glomérulo. Luego examinan la zona de los túbulos urinarios apreciando las diferencias en su diámetro y las características de sus paredes. Recuperan conocimientos previos de 1º Medio sobre el riñón como órgano donde es producida la orina por procesos de filtración, secreción y reabsorción. Representan su estructura y el flujo de los elementos que se filtran y que se reabsorben, en un esquema funcional en el que se incluyan los sitios de regulación hormonal de formación de la orina. Se explicará que se reabsorbe cerca del 99% del agua y del sodio y que esta reabsorción es controlada hormonalmente, regulándose así el volumen y la composición del medio interno. Utilizar las figuras 30-31 para ilustrar la función del nefrón. Mostrar luego la función de las células epiteliales que tapizan los túbulos renales Explicar la regulación hormonal del volumen y concentración de orina como un ejemplo de control por retroalimentación. Alumnos y alumnas identifican factores que hacen variar el volumen de orina (diuresis) a través de observaciones de la vida corriente. Deducen, a partir del gráfico de la figura 28 que la cantidad de agua eliminada se regula según el estado de hidratación del organismo. En condiciones en las que se requiere conservar agua, por ejemplo durante la deshidratación, la orina que se produce es más concentrada, porque los túbulos renales reabsorben más agua, mientras que la que se produce luego de una gran ingesta líquida es más diluida, porque se reabsorbe menos del agua filtrada en el glomérulo (figura 33). Deducen que debe existir un mecanismo sensor de la concentración del plasma y que regula la cantidad de agua que se elimina. Mediante un esquema simplificado, como el de la figura 34, se les explica que el sensor está en el hipotálamo donde se secreta la hormona antidiurética que inhibe la reabsorción de agua en el túbulo colector. Analizar el funcionamiento neuro-hormonal en la coordinación e integración de los diversos procesos que se gatillan en situaciones de estrés, evidenciando el control por retroalimentación. El curso se organiza en pequeños grupos y cada uno elige uno de los siguientes temas para informarse en la literatura: regulación de la glicemia, la presión arterial, respuesta al frío y al calor, e integran esta información en términos de respuestas a situaciones de estrés. Identifican en cada caso el dominio nervioso y hormonal, el agente estresor, sus efectos y la función de preparar al organismo a una respuesta rápida frente a cambios en el medio externo que constituyen una amenaza a la sobrevivencia del organismo. Presentan los resultados de la investigación en una corta disertación en base a esquemas funcionales El profesor o profesora indica el tipo de regulación por retroalimentación en los distintos ejemplos. Concluye la actividad presentando un esquema de la interrelación neurohormonal ante una situación de estrés Reconocer las semejanzas y diferencias entre el control endocrino y el control nervioso. El profesor o profesora presenta una figura (ver figura 3, Unidad 1) donde se ilustra esquemáticamente las modalidades de control ejercidos por los sistemas endocrino y nervioso. Guía al curso para identificar los elementos principales, tales como las señales químicas, las células que las producen y las que las interpretan, y la diferencia en la forma de transporte de la señal o información por largas distancias. Induce una discusión para establecer las diferencias entre los dos sistemas, apreciando que el sistema nervioso actúa más rápidamente pero también es más transitorio su efecto. Sociedad educacional Hugo Casanueva Año Nivel Sector de aprendizaje Subsector de aprendizaje Docente Nombre Unidad OFV OFT Unidad Técnico Pedagógica 2010 3º Medio Ciencias Biología Jorge Zamorano Miranda Biología humana y salud: higiene nerviosa 1. Comprender que los organismos han desarrollado mecanismos que posibilitan su funcionamiento sistémico y su interacción con el medio de manera integrada, manteniendo un ambiente interno estable. 2. Conocer la organización del sistema nervioso y comprender su función en la regulación y coordinación de las funciones sistémicas, la motricidad y el comportamiento. 3. Comprender y valorar los fundamentos de la evolución y adaptación a distintos ambientes, y la diversidad biológica como su resultado. 4. Apreciar la importancia de la formulación de teorías en el desarrollo del pensamiento científico; comprender la distinción entre las teorías y los hechos que las sostienen o refutan y la manera como éstas se validan en la comunidad científica; saber del retardo que puede haber en la aceptación y utilización de una teoría por la opinión pública. 1) Conocimiento de si mismo: Desarrollar y conocer las habilidades, potencialidades y limitaciones de cada uno. Desarrollar las habilidades de análisis, Contenidos Biología humana y salud: higiene nerviosa 1. Drogas y toxicomanía 2. El estrés interpretación y síntesis de información y conocimiento, conducentes a que los estudiantes sean capaces de establecer relaciones entre los distintos sectores de aprendizaje; de comparar similitudes y diferencias; de entender el carácter sistémico de procesos y fenómenos; de diseñar, planificar y realizar proyectos; de pensar, monitorear y evaluar el propio aprendizaje; de manejar la incertidumbre y adaptarse a los cambios en el conocimiento. 2) Desarrollo del Pensamiento: Se desarrollan habilidades de investigación, que tienen relación con la capacidad, de identificar, procesar y sintetizar información de una diversidad de fuentes; organizar información relevante acerca de un tópico o problema; revisar planteamientos a la luz de nuevas evidencias y perspectivas; suspender los juicios en ausencias de información suficiente. Desarrollar habilidades comunicativas, que se vinculan con la capacidad de exponer ideas, opiniones, convicciones, sentimientos y experiencias de manera coherente y fundamentada, haciendo uso de diversas y variadas formas de expresión. Desarrollar las habilidades de análisis, interpretación y síntesis de información y conocimiento, conducentes a que los estudiantes sean capaces de establecer relaciones entre los distintos sectores de aprendizaje; de comparar similitudes y diferencias; de entender el carácter sistémico de procesos y fenómenos; de diseñar, planificar y realizar proyectos; de pensar, monitorear y evaluar el propio aprendizaje; de manejar la incertidumbre y adaptarse a los cambios en el conocimiento. 3) Persona y Entorno: Comprender y valorar la perseverancia, el rigor y el cumplimiento, por un lado, y la flexibilidad, la originalidad, la capacidad de recibir consejos y críticas y el asumir riesgos, por el otro, como aspectos fundamentales en el desarrollo y la consumación exitosa de tareas y trabajos. Desarrollar la iniciativa personal, la creatividad, el trabajo en equipo, el espíritu emprendedor y las relaciones basadas en la confianza mutua y responsable. Proteger el entorno natural y sus recursos como contexto de desarrollo humano. 4) Formación Ética: comprender y actuar en concordancia con el principio ético que reconoce que todos los “seres humanos nacen libres e iguales en dignidad y derechos y, dotados de razón y conciencia, deben comportarse fraternalmente los unos con los otros” (Declaración Universal de Derechos Humanos, Artículo 1º). En consecuencia, conocer, respetar y defender la igualdad de derechos esenciales de todas las personas, sin distinción de sexo, edad, condición física, etnia, religión o situación económica. Respetar y valorar las ideas y creencias distintas de las propias, en los espacios escolares, familiares y comunitarios, con sus profesores, padres y pares, reconociendo el diálogo como fuente permanente de humanización, de superación de diferencias y de acercamiento a la verdad. Aprendizajes Esperados Actividades Genéricas Cronograma Evaluación SUMATIVA Los alumnos y alumnas Describir la magnitud y evolución del consumo de drogas en la población escolar chilena, Agosto Prueba escrita saben y entienden: representando los datos gráficamente por medio de recursos computacionales, e • Que el consumo de drogas interpretarlos en un contexto de salud y social. es un problema de salud y Realizar un histograma mediante recursos computacionales con los datos presentados social, que se refleja en la en las siguiente tabla sobre consumo de drogas. Analizar y describir esta información, magnitud apreciando los grupos de edad y sexo que presenta mayor consumo de drogas y cómo ha y evolución que ha tenido en sido la evolución del consumo de drogas entre escolares chilenos. Formular hipótesis que PROGRESIVA, la población escolar urbana pudieran explicar la distribución y evolución del consumo de drogas. Formular opiniones revisión de tareas desde Octavo Básico o juicios críticos sobre la magnitud del fenómeno. y guías durante la hasta Cuarto Año Medio, que clase es influenciado por diversos Interpretar tablas de datos y opinar críticamente sobre los factores de riesgo de factores, incluyendo las mayor relevancia que inciden en el consumo de drogas en la población escolar características del individuo chilena. (sexo y edad), de la familia y Determinar cuáles son los factores de riesgo más importantes en el consumo de drogas del entorno (curso, tipo de en la población chilena, utilizando la información entregada en la tabla siguiente. Presentar establecimiento, región), y por lo tanto es susceptible de prevención. • Cuáles son las estrategias de prevención a nivel nacional que se llevan a cabo a través de programas y proyectos dirigidos especialmente a la población escolar, que es la de más alto riesgo. • Los efectos de las drogas clasificadas como lícitas (el alcohol y el tabaco) o ilícitas (marihuana, cocaína, pasta base, etc) de mayor consumo en Chile, sobre la salud de los consumidores y la sociedad. • El estrés es el comportamiento innato ante la amenaza y consiste en una reacción defensiva y/o adaptativa comandada por el sistema neuroendocrino-emocional, que controla la conducta externa. • El agente inicial que induce el estrés se llama estresor y proviene generalmente del medio ambiente natural y del hombre (ejemplo: contaminantes múltiples, tabaco, droga, violencia, tráfico, robo). • La amenaza se considera el los resultados al curso en forma oral y formular juicios valóricos sobre estos factores. FORMATIVA Desarrollan guía de trabajo en grupo Investigar sobre las estrategias de prevención y tratamiento del abuso de drogas. Ejemplo 1 Se informan sobre los programas de prevención existentes en la actualidad, proponen y fundamentan estrategias que a alumnos y alumnas les parezcan adecuadas para prevenir y combatir el consumo. Ejemplo 2 Organizados en grupos, visitan centros de rehabilitación de toxicómanos y realizan miniencuestas sobre el origen o causa que los llevó a consumir drogas. Ordenan la información y la presentan frente al curso. Organizan un debate y discuten sobre los factores de riesgo que identificaron en las entrevistas y sobre la forma de prevenirlos. Informan al curso sobre los tratamientos aplicados a los pacientes toxicómanos. SUMATIVA, desarrollan construcción kinestésica. Se informan y comunican sobre los efectos de las drogas lícitas e ilícitas en el cuerpo humano. Ejemplo A Organizados en grupos pequeños realizan una investigación bibliográfica sobre el efecto de las drogas en el cuerpo humano, consultando la bibliografía disponible en biblioteca, CDS o en internet. Realizan un informe y presentan sus trabajos al curso en forma resumida, utilizando material audiovisual. Ejemplo B El profesor o profesora presenta al curso una tabla resumen, con la clasificación de las diversas drogas y sus efectos a nivel del sistema nervioso. Complementa esta tabla con un esquema del mecanismo de acción de las drogas en diferentes niveles de la sinapsis nerviosa. Septiembre Planifican una investigación para evaluar los factores de riesgo de consumo de drogas más frecuentes que pueden sufrir los estudiantes del establecimiento y proponen medidas de tipo comunitario que puedan seguir los alumnos y alumnas para disminuir o dejar el consumo de drogas. Alumnos y alumnas analizan los gráficos que han realizado previamente y diseñan una ficha de encuesta que les permita extraer la siguiente información: edad, sexo, factores de riesgo reconocidos. Con estos datos identifican los factores que podrían ser susceptibles de control en su comunidad y proponen estrategias para llevarlas a cabo. Identificar y describir situaciones de estrés en la vida cotidiana. Caracterizar los agentes estresores. Alumnos y alumnas relatan situaciones de la vida cotidiana en las que ellos crean haber experimentado estrés, o leen un testimonio que describa una situación de violencia vivida PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase Auto evaluación, informe datos experimentales estresor más frecuente y universal, por su potencialidad para poner en peligro la integridad corporal y psíquica, generando miedo, que en sí mismo es un estresor endógeno. • Un estresor sorpresivo, conmovedor o muy violento siempre producirá estrés, cualquiera sea el temperamento, constitución genética o experiencia previa de la persona. • La duración del estrés puede extenderse por minutos, horas o semanas según la magnitud, intensidad, duración y sorpresa del estresor, y puede hacerse crónico, transformándose en una enfermedad. • Durante el estrés se modifica el medio interno y la descarga de diversas hormonas que sensibilizan e influyen en nuestra conducta, de ahí el impacto del estrés en las reacciones psicológicas y conductuales. Los alumnos y alumnas mejoran sus habilidades de: • Construir e interpretar por un individuo. Orientados por el profesor o profesora, identifican qué gatilló la situación de estrés, y describen cómo respondió su organismo distinguiendo las distintas etapas de la reacción (rabia, instinto, frustración, tentativa para olvidar). Discuten sobre los agentes estresores más comunes o frecuentes en los estudiantes. SUMATIVA SUMATIVA Realizan prueba escrita (rejilla de conceptos) Estudiar en datos experimentales los cambios o respuestas neuro-hormonales del organismo a un agente estresor. Analizan datos experimentales sobre variaciones de la frecuencia cardíaca y concentración de cortisol sanguíneo en diferentes estados del individuo como, por ejemplo, antes, durante y después de subirse a la montaña rusa (figura 36). Proponen y discuten hipótesis para explicar el sentido de estas modificaciones del organismo. El docente finaliza la actividad explicando en un cuadro resumen los principales cambios hormonales y nerviosos que ocurren como respuesta a un agente estresor y el sentido fisiológico de éstos. PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase Introducir la noción de estrés agudo y estrés crónico a partir de relatos de diferentes situaciones de estrés, identificando los elementos comunes. El profesor o profesora relata a los estudiantes dos situaciones de estrés como las siguientes: 1) Al atravesar la calle seguros de que nos corresponde, somos casi alcanzados por un automóvil que pasó velozmente, dejándonos asustados. 2) En el colegio somos amenazados constantemente por un profesor que nos agobia con correcciones o pruebas inesperadas, sintiéndonos en peligro de repetir el curso. Alumnos y alumnas distinguen y definen la situación de estrés agudo y crónico. FORMATIVA Presentan informe grupal Investigar formas de prevenir y manejar el estrés crónico y comunicar sus resultados al curso. Alumnos y alumnas organizados en pequeños grupos investigan en diferentes fuentes, tanto bibliográficas como a través de entrevistas a personas entendidas en el tema, sobre las diversas maneras de manejar el estrés. Entrevistan individuos que hayan sufrido estrés crónico e identifican los estresores, las consecuencias tanto físicas como sociales o familiares, y proponen una forma de manejarlo o prevenirlo. Presentan los resultados de su trabajo de investigación al curso y discuten sobre los principales estresores que los afectan a ellos en su vida cotidiana. Octubre Informarse sobre los conceptos de fósil, su proceso y relación con la estratificación y tiempo evolutivo. Organizados en grupos, alumnos y alumnas fabrican un modelo físico de una estratificación, rellenando un envase transparente con distintos tipos de sedimentos previamente PROGRESIVA, revisión de tareas gráficos. • Identificar relaciones causaefecto. • Utilizar distintas fuentes de información para formarse una opinión propia y expresarse críticamente sobre diversos temas. • Aplicar conocimientos adquiridos en distintos contextos. Variabilidad, evolución y adaptación 1. Variación y evolución 2. Adaptación Los alumnos y alumnas saben y entienden que: • Todos los seres vivos se originan de otros seres vivos (principio universal de continuidad) y todas las especies no son permanentes o inmutables sino que evolucionan en el tiempo, por mecanismos que dependen de cambios genéticos y de la interacción con el medio (principio universal de evolución). Estos principios proveen el fundamento a la teoría de la descendencia con modificación de Darwin. • Darwin propuso el proceso de selección natural como establecidos por el profesor o profesora (arena, maicillo, tiza molida etc.) Entre un estrato y otro depositan elementos que representan supuestos fósiles. En las más profundas agregan pequeñas conchas de invertebrados marinos, luego caracoles de tierra, restos de insectos; hacia los estratos superficiales ubican huesos secos de aves y de mamíferos que aparecieron al mismo tiempo. Se les pide que supongan que el proceso tomó miles de años y que expongan sus impresiones sobre el significado de la relación entre estratos y formas de vida. Se les guiará para llegar a concluir que los registros fósiles de las especies de plantas y animales que existieron en distintas épocas se encuentran asociados a determinados estratos geológicos. Como trabajo complementario indagan sobre los conceptos fósil, fósil índice, compresiones e impresiones, huellas, petrificaciones, moldes, roca sedimentaria y estrato. Estudiar el aporte del registro fósil a la teoría de la evolución orgánica El docente presenta imágenes del registro fósil de la línea evolutiva del caballo y su relación con los estratos en que se encontraron. Reconocen la cualidad direccional en la secuencia de fósiles, por la aparición de formas relacionadas y que los fósiles obtenidos de estratos más recientes presentan un mayor parecido a las especies actuales. Representar los principales eventos geológicos, ecológicos y evolutivos en la escala de tiempo geológico. El profesor o profesora muestra ilustraciones como las siguientes e indica los períodos o eras geológicas en que han ocurrido eventos, tales como la formación de la Tierra, formación de los océanos, aparición de la vida, modificación de la atmósfera, y la diversidad de organismos multicelulares que hacen su aparición en el Cámbrico. Luego presenta una tabla con los datos sobre los principales eventos geológicos y biológicos en la historia de la Tierra y pide a los estudiantes que transformen esos datos en una representación lineal de tiempo similar a la presentada previamente. Proponer explicaciones y hacer predicciones en base a registros de huellas fósiles, distinguiendo hechos e hipótesis. Los estudiantes observan e interpretan el registro de huellas fósiles, como el de la figura 38 presentada en una transparencia. El docente presenta el problema paulatinamente para ir llamando la atención de los alumnos y alumnas y para que ellos vayan elaborando y cambiando sus interpretaciones. Primero presenta la posición 1 de las huellas. Menciona que este tipo de huellas ha sido importante para reconstruir eventos que ocurrieron en un pasado muy remoto, de tiempo geológico como el que vieron en una actividad anterior, y que ellos deberán hacer lo mismo con las huellas que les mostrará. Deben elaborar hipótesis o explicaciones que sean y guías durante la clase PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora FORMATIVA Preguntas orales PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase PROGRESIVA, mecanismo de evolución, en el cual actualmente se considera que intervienen los siguientes factores: 1) el potencial que tienen las especies para incrementar el número de sus individuos (Ley de Malthus, utilizada por Darwin y Wallace); 2) la variación genética de la descendencia debida a mutaciones o recombinaciones de genes (conocimiento de la genética actual); 3) la disponibilidad limitada de los recursos requeridos para mantener la vida (Malthus); 4) la constante selección de la descendencia más capacitada para sobrevivir y reproducirse en un determinado ambiente (Darwin). • Las ideas aportadas por Darwin sobre la evolución orgánica produjeron gran impacto en la cultura, contrastando con las ideas y creencias sobre el origen de las especies previas a Darwin. • Los registros fósiles generalmente revelan una sucesión de formas en los defendibles para reconstruir los eventos que ocurrieron en un pasado de tiempo geológico. El problema es similar al que enfrentaría un detective, que está obligado a reconstruir eventos pasados a partir de evidencias limitadas. Explicar a los estudiantes que a medida que les presente nuevas evidencias deberán modificar o abandonar sus hipótesis. Las únicas claves están en las huellas mismas. ¿Pueden decir algo sobre el tamaño o naturaleza de los organismos? ¿Las huellas fueron hechas al mismo tiempo o en ocasiones distintas? ¿Cuántos organismos son responsables de las huellas? ¿Se puede reconstruir una serie de eventos a partir de las huellas presentadas hasta el momento? Dejar que los alumnos y alumnas discutan cada una de estas preguntas y elaboren respuestas. Aceptar aquellas explicaciones que tengan asidero racional. Mostrarles en cada momento la diferencia entre hechos e inferencias en sus repuestas. Hacer que sugieran otras evidencias que podrían reforzar sus explicaciones. Revelar la segunda posición del problema y dejar tiempo para que los estudiantes consideren la nueva información. Los alumnos y alumnas verán qué explicaciones requieren modificación y qué elementos nuevos hay que adicionarles. Luego, revelar el problema completo mostrando las tres posiciones e incitarlos a que interpreten lo que sucedió en el momento de impresión de las huellas. Lo crucial es que se den cuenta que sólo aquellas explicaciones que son consistentes con todo el puzzle son válidas y razonables. Las explicaciones consistentes con todas las evidencias son aceptables. Aunque hay muchas explicaciones disponibles, no todas tienen el mismo peso. Los estudiantes, al igual que hacen los científicos, deben ser capaces de utilizar criterio científico para encontrar, comunicar y defender sus explicaciones preferidas. ¿Qué otros hechos o datos buscarían para sustentar cada una de las hipótesis? ¿Qué valor tienen sus hipótesis si no encontraran otras evidencias? Es importante que los alumnos y alumnas aprecien que frente a los mismos datos existen diversas explicaciones posibles. En grupos, pueden elaborar puzzles semejantes para ser sometidos a un análisis semejante por el curso. Explicar las teorías de Darwin, reconociendo los hechos e inferencias en que se basaron. El docente hace una exposición sobre las dos teorías complementarias de evolución que Darwin integró: la teoría de la descendencia con modificación (evolución) y la teoría de la selección natural. Luego desglosa estas teorías en sus componentes (otras teorías contenidas en ellas), hechos e inferencias para que los estudiantes aprecien cómo se construye el conocimiento científico. Respecto de la teoría de selección natural, se puede utilizar la figura siguiente para explicar sus hechos y sus inferencias en el momento de su formulación. revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora SUMATIVA Elaboran un mapa conceptual Noviembre SUMATIVA Prueba escrita PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora organismos y aportan las evidencias más directas de la teoría de la evolución orgánica, mostrando frecuentemente una direccionalidad. Es decir, que las formas de plantas y animales más simples generalmente preceden a las más complejas y que los estratos de fósiles más recientes presentan un parecido más acentuado con las especies vivas actuales. En la evolución de plantas y animales se distinguen eventos evolutivos que llevaron a la colonización de los ambientes terrestres. • Tanto la diversidad como las similitudes entre las variadas formas de vida son explicadas por la evolución de especies a partir de ancestros comunes. • La diversidad continental (reinos biogeográficos) se explica por la deriva continental. • En organismos con reproducción sexual, una especie es un conjunto de poblaciones de individuos interfecundos que Realizar una investigación bibliográfica sobre la historia de Charles Darwin y el impacto cultural de su teoría en contraste con otras teorías evolutivas. Se informan en el libro El origen de las especies que se encuentra en el Centro de Recursos del Aprendizajes de su establecimiento sobre la vida de Darwin y su viaje en el Beagle, la influencia de Malthus, y sobre Wallace como el otro naturalista que llegó a una teoría evolutiva similar, en la misma época de Darwin. Resumen sus aportes más significativos. Destacan las ideas que causaron mayor controversia en su época. Presentan sus resultados en una exposición. Formular hipótesis que relacionen el éxito reproductivo con la selección sexual. Identificar el papel del dimorfismo sexual. Los estudiantes describen las diferencias entre macho y hembra de las aves “viudas del paraíso” al observar fotos presentadas por el profesor o profesora. Elaboran una hipótesis predictiva con relación a la preferencia de las hembras por los machos de ornamentación más exagerada. Se informan del experimento publicado en 1982 por Malte Andersson, quien dio a las hembras la posibilidad de escoger entre tres grupos de machos: (a) control, con cola de 50 cm; (b) cola cortada en 14 cm; (c) cola de 64 cm, al agregarle los extremos cortados al grupo (b). Antes del cambio de colas había el mismo número de hembras nidificando en todos los territorios de los machos. Después de las modificaciones, los de colas más largas atrajeron cuatro veces más hembras que los otros dos grupos. El docente guiará el análisis de resultados mediante preguntas tales como: ¿hay variación en la capacidad de adquirir y competir por el territorio en algún tipo de macho? ¿Cuál es el factor selectivo en el que influye la ornamentación del macho? ¿Por qué la mayor ornamentación podría equilibrar un aumento exagerado de ejemplares de colas más largas? ¿Favorece la depredación? En grupos, investigar en la bibliografía sobre mecanismos de aislamiento reproductivo y modelos simplificados de especiación por radiación evolutiva, y presentar los datos en forma de ensayos para ser revisados y discutidos por el curso. El curso es dividido en grupos. Cada grupo selecciona uno de los siguientes temas para realizar una investigación bibliográfica: a) mecanismos de aislamiento reproductivo; b) evolución en plantas y animales asociada a la deriva continental. Presentan su investigación en la forma de ensayos para ser revisados por los mismos estudiantes. Los grupos que eligieron un tema revisan los ensayos de los grupos que PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora FORMATIVA Desarrollan guía de trabajo en grupo SUMATIVA, desarrollan construcción kinestésica. PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora comparten un mismo programa genético, el cual pasa de una generación a la otra. En estas especies el proceso evolutivo requiere aislamiento reproductivo. • La selección natural opera sobre la variación de aquellas características heredables que influyen en la sobrevivencia y la reproducción. • La biología molecular ha aportado nuevas y contundentes evidencias de las relaciones filogenéticas y evolución de los seres vivos y también sobre la frecuente ocurrencia de mutaciones neutras. • La selección natural da como resultado organismos estructural y conductualmente adaptados, esto es, capaces de sobrevivir en su ambiente y responder a los cambios ambientales, que pueden ser geográficos, diarios o estacionales. • Los métodos de estudio del tiempo geológico hacen posible situar los principales acontecimientos relacionados con la evolución de los organismos en el planeta. eligieron el otro tema y vice versa. Las revisiones también se presentan por escrito, y deben referirse a la claridad de la exposición y a la relación entre los hechos y las interpretaciones. El docente los guía para que expongan y discutan los mecanismos de aislamiento reproductivo que han sido propuestos en los ensayos. Los estimula para que hagan preguntas relevantes al tema. Establecen en conjunto los conceptos de especie, aislamiento reproductivo, mecanismos de especiación y evolución asociada a la deriva continental. Realizar experiencias de indagación científica, formulación de explicaciones en base a información sobre procesos de selección natural actuales. Organizar a los estudiantes en grupos y entusiasmarlos a participar en la solución de un problema que puede ser abordado científicamente. Presentarles primero la información sobre la que deberán formular hipótesis y estrategias para probarlas. Los siguientes son dos tipos de problemas similares que pueden ser utilizados indistintamente. Problema 1 Una campesina que está tratando de eliminar una plaga de moscas que afecta la salud de sus animales de consumo consulta a un grupo de científicos (representado por los estudiantes). La campesina cuenta primero que impregnó el establo y los animales con un insecticida A que al principio eliminó casi todas las moscas. Sin embargo, un tiempo después reapareció la plaga de moscas en gran cantidad. La segunda vez que utilizó el mismo insecticida consiguió un resultado similar al anterior, es decir, eliminó la mayor parte de las moscas, pero no a todas. Nuevamente reaparecieron las moscas en gran cantidad. Esto se repitió unas cinco veces durante algunos meses pero la campesina empezó a notar que las moscas eran cada vez más resistentes al insecticida A. Con esta información se invitará a los alumnos y alumnas a que discutan el problema y propongan varias hipótesis que podrían dar cuenta de los hechos. Luego deben proponer formas de llevar a cabo una investigación para probar las distintas hipótesis. Problema 2 En este caso se trata de una paciente que tiene una infección urinaria que ha sido resistente al tratamiento con antibióticos. Al principio de los síntomas la persona compró un antibiótico X por recomendación de una amiga que había tenido un problema similar. El tratamiento con el antibiótico eliminó los síntomas por un período corto de dos semanas pero luego éstos reaparecieron con mayor intensidad: molestias para orinar y dolor constante en la región de la vejiga. Nuevamente se trató con el mismo medicamento. Ahora los síntomas disminuyeron pero no desaparecieron completamente. Después de dejar de tomar el antibiótico volvieron los síntomas rápidamente al cabo de pocos días. Decide consultar al médico quien le practica un cultivo de bacterias y encuentra que hay infección con un tipo de bacterias que se sabe es sensible al antibiótico X. Sin embargo, estudia la SUMATIVA Realizan prueba escrita (rejilla de conceptos) SUMATIVA Presentan informe grupal Diciembre COEVALUACION ANUAL, liosta de cotejo PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora Mejoran sus habilidades para: • Obtener y procesar información científica de diversas fuentes. • Realizar indagaciones bibliográficas y comunicarlas en forma oral y escrita. • Informarse sobre hechos históricos en ciencia, distinguiendo hechos de interpretaciones y apreciando sus limitaciones y aportes. • Obtener y procesar información de diversas fuentes. • Observar y describir en un contexto científico. • Discutir y comunicar el significado de fenómenos. • Informarse en diversas fuentes gráficas (fotografías e ilustraciones). • Realizar esquemas de síntesis. • Razonar, estableciendo relaciones entre distintos conceptos. sensibilidad de las bacterias al antibiótico que estaba ingiriendo y observa que son en cambio resistentes al antibiótico X. La historia de la paciente llevó al médico a concluir que la dosis y la frecuencia con que tomaba el antibiótico no eran adecuadas. De manera similar al problema anterior, se debe guiar a los estudiantes a que formulen explicaciones de las observaciones hasta que lleguen a concluir que se produjo una selección de bacterias resistentes dentro de una población cuya mayoría es sensible al antibiótico. Aquí puede plantearse que las dosis que estaba utilizando la paciente y la forma de administración fueron determinantes para que se seleccionaran bacterias resistentes. Los estudiantes deben diseñar experimentos teóricos utilizando cultivos bacterianos y antibióticos en distintas dosis para probar sus hipótesis. ¿Cuales serían las predicciones que prueban sus hipótesis? Comparar secuencias de DNA que revelen evidencias de evolución al nivel molecular. El profesor o profesora entrega a los alumnas y alumnos la siguiente hoja de trabajo para que comparen las secuencias del gen de la hemoglobina en cinco especies de vertebrados superiores. Hoja de trabajo para el estudiante Comparación de secuencias de DNA en vertebrados superiores Abajo se muestran secuencias de DNA correspondientes a parte del gen de hemoglobina de cinco especies diferentes. Su tarea es cortar horizontalmente en forma de tiras cada una de estas secuencias y ponerlas en línea (una sobre otra) de manera que las secuencias encajen lo mejor posible. Siga la pauta siguiente: • Corte y ordene las diferentes secuencias de la manera que Ud. piense que es más apropiada según el parecido de cada secuencia. • Pegue las secuencias en el orden elegido. • Complete la siguiente tabla con el número de diferencias que encontró en cada secuencia de DNA. Tabla resumen de las diferencias entre las secuencias de DNA sapo gallina cabra vaca chimpancé humano sapo gallina cabra vaca chimpancé humano • ¿Cómo interpreta estos resultados en términos de las teorías de Darwin? FORMATIVA Preguntas orales PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora FORMATIVA Elaboran un mapa conceptual PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la Describir características de animales y plantas y relacionarlas con la adaptación al ambiente. Definir el concepto de adaptación biológica. Reconocer los principales eventos evolutivos en la colonización de los ambientes terrestres por plantas y animales. Alumnas y alumnos observan fotos o videos de un pájaro carpintero, un guanaco, un cururo, un buho, y semillas con ganchos o pelos adhesivos: describen sus características más distintivas que pueden ser relacionadas con una función. Explican su posible significado adaptativo y proponen una definición del concepto de adaptación. El profesor o profesora explica ejemplos menos evidentes tales como los siguientes: 1) En las plantas, una forma de resistencia a la pérdida de agua en ambientes desérticos involucra una transformación de hojas en espinas y la fotosíntesis ocurre en el tallo verde, que está cubierto con una sustancia parecida a la cera, que evita la pérdida de agua. (Ejemplo: los cactus del norte de Chile). En cambio, la resistencia al frío involucra proteger las yemas de hojas y tallos y disponerlas a nivel del suelo o en el subsuelo. (Ejemplo: las llaretas, que tienen forma de crecimiento en cojín en las montañas de Chile). 2) En animales, tales como algunos ratones del norte de Chile, la conservación del agua corporal se ve favorecida por las narinas o turbinales con una enorme superficie, que permite que el aire seco que se inspira se humedezca en las mucosas y llegue así a los pulmones sin desecarlos. Durante la expiración, dado que la nariz esta más fría que el interior del animal, el agua que trae el aire de los pulmones se condensa en las narinas o turbinales y sale seco al ambiente. Esto ocurre en cada ciclo respiratorio. 3) La conservación del calor corporal se realiza mediante mecanismos de contracorriente en las patas de algunas aves. La sangre fría proveniente de las extremidades circula por venas cuyo flujo va en sentido contrario de las arterias que traen sangre caliente desde el interior del cuerpo. Dado que venas y arterias corren en paralelo -pero en contracorrienteen las extremidades, la sangre más fría de las venas se calienta con la sangre más caliente del cuerpo y eso evita la pérdida de calor (Ejemplo: los pinguinos de la Antártida). El docente resume los eventos evolutivos asociados a la aparición de formas terrestres de animales y plantas. Informarse sobre la variedad de adaptaciones en las plantas y los animales para responder a cambios ambientales, diarios y estacionales. El profesor o profesora presenta los siguientes casos de respuestas adaptativas de manera que se pueda promover la proposición de explicaciones o hipótesis de su significado funcional. Ejemplos de respuestas a cambios diarios: 1) Los picaflores chilenos mantienen una alta tasa metabólica y alta temperatura corporal durante el día, lo que requiere que se alimenten constantemente del néctar de las flores. clase, discusión generalizadora SUMATIVA Realizan prueba de Nivel PROGRESIVA, revisión de tareas y guías durante la clase, discusión generalizadora Dado que no pueden alimentarse de noche, bajan su tasa metabólica y su temperatura y entran en hipotermia (son incapaces de moverse). Al día siguiente, en cuanto sube la temperatura, salen inmediatamente e alimentarse y suben su tasa metabólica y temperatura; 2) En las plantas, muchas cierran sus flores durante la noche para impedir el enfriamiento de sus estructuras reproductivas mientras otras sólo abren sus estomas de noche cuando el estrés térmico es menor, para entonces intercambiar gases con el ambiente y completar el proceso de fotosíntesis. Ejemplos de respuestas a cambios estacionales: 1) La gran mayoría de los mamíferos deja caer pelo (“pelechan”) durante los veranos para soportar mejor el calor y producen en cambio una cubierta densa de pelo durante los inviernos para aislarse mejor del frío y mantener su calor corporal; 2) La mayoría de los arbustos del matorral de Chile central dejan caer parte de su follaje (hojas) durante el verano, para así minimizar la pérdida de agua a través de los estomas. No dejan caer sus hojas durante el invierno, cuando el agua abunda y no hace calor. (Algunos árboles, como el plátano oriental, que dejan caer sus hojas durante el invierno, son traídos de regiones templadas del hemisferio norte). Investigar sobre los diferentes receptores sensoriales y su grado de desarrollo en distintos organismos. Comunicar la información al curso. Alumnos y alumnas, organizados en grupos pequeños, realizan una investigación bibliográfica acerca de las adaptaciones de los órganos sensoriales en distintos organismos y su relación con el ambiente en que viven y con sus formas de vida. Exponen esta información utilizando recursos gráficos. Analizar un texto con información sobre los grandes cambios adaptativos en la historia evolutiva de los grupos mayores de organismos. Alumnas y alumnos analizan en forma individual el siguiente documento aportado por el profesor o profesora. Después del análisis personal, debaten respecto a las evidencias que apoyan la idea de la transición de los organismos desde el ambiente acuático hacia una vida terrestre. La salida de los vertebrados desde el agua Hoy se considera razonablemente cierto que los vertebrados terrestres, representados por los anfibios, reptiles, aves y mamíferos, surgieron de los vertebrados acuáticos por un proceso evolutivo hace 400 millones de años. Primero aparecieron peces de una forma de transición, que tenían branquias y pulmones y reaccionaban a la sequedad estacional, causada por cambios de las mareas, hundiéndose en el fondo de los charcos donde se encerraban de dos a ocho meses en un estado metabólico bajo. El retorno a la vida acuática activa ocurría con la subida de las mareas en la estación lluviosa. En la actualidad viven este tipo peces en las zonas intermareales africanas, poseen branquias y pulmones y se consideran fósiles vivientes ya que habitan en esta región desde hace 340 millones de años. Los primeros vertebrados terrestres son los anfibios que surgieron hace 370 millones de años y se encuentran emparentados con los actuales peces pulmonados, tal como lo han revelado observaciones embriológicas y anatómicas. Ambos tendrían un ancestro común que existió hace 390 - 410 millones de años. Tuvieron su mayor florecimiento durante el período devónico, poblaron todas las aguas del planeta, decayendo su diversidad a fines de la época primaria. Coincidentemente, surgen montañas en Europa y América, también grandes planicies que luego fueron inundadas y las características de la zona ecuatorial favorecen las sequías de ciertas lagunas. Ejemplo B Alumnas y alumnos examinan las características externas de una masa de huevos de organismos acuáticos (se obtienen en cangrejos, jaibas, langostinos y gambas en los mercados). El docente les recuerda que los anfibios depositan los huevos en el agua. Comparan sus observaciones con las realizadas en huevos de organismos terrestres. Orientarlos mediante preguntas tales como: ¿Cuál es el componente de mayor volumen en el huevo de ave? ¿Cuál es el componente mayoritario en la clara del huevo de ave? ¿Qué función le asignarían a la cáscara del huevo de ave? Discuten sus respuestas y las relacionan con un texto como el siguiente: Los anfibios eran capaces de sobrevivir en tierra, pero necesariamente debían volver al agua para reproducirse, porque sus huevos se deshidratan rápidamente en tierra. Con la aparición del huevo cubierto por cáscara, los reptiles definitivamente se independizaron del agua para reproducirse y ello permitió la colonización de todo tipo de ambientes terrestres. Los mamíferos “inventaron” mantener el huevo dentro del tracto reproductivo, sin necesidad de cáscara, portando así sus crías hasta el momento del nacimiento. Establecer relaciones entre el registro fósil y la adaptación de un linaje en tiempo evolutivo. Alumnas y alumnos registran en una tabla como la siguiente los antecedentes aportados por el docente en relación el registro fósil de la línea evolutiva del caballo. Discuten qué relación podrían tener las modificaciones anatómicas con las características de los suelos y con una vegetación marcadamente herbácea, altamente resistente al pastoreo (gramíneas con hojas duras y abrasivas). Observar y describir el funcionamiento de algunas estructuras especializadas en organismos unicelulares y discutir su homología y origen. Obtener muestras de agua de diversas fuentes estancadas (charcos, lagunas etc), observarlas al microscopio óptico, y realizar esquemas rotulados de los microorganismos, con ayuda del docente. Como alternativa se pueden observar fotografías o videos de diversos microorganismos. Establecen relaciones funcionales entre los cilios y flagelos de los microorganismos y los que se encuentran en las células del epitelio de la tráquea y en los espermios.