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                                             FACULTAD DE QUÍMICA



                                ESQUEMA DE SECUENCIA DIDÁCTICA

                                            Autores Q.B. Rosario De la Rosa Villalba
                                                    C.D. Lilia Modesto Morales
                                                    BIOL. Rafael Salinas Pérez
                                                    Q.B. Mayra Jiménez Santiago
                                                    Q.B. Margarita Rodríguez Santos
TÍTULO DE LA SECUENCIA DIDÁCTICA: RESPIRACION CELULAR                               “Tómate un respiro”

JUSTIFICACIÓN
El tema de respiración celular resulta complejo para los alumnos, debido a que involucra varias
reacciones metabólicas, se manejan conceptos de alta abstracción y las estrategias hasta hoy
utilizadas hacen poca vinculación de este tema con su entorno.
Este contenido es fundamental para que el alumno comprenda algunos fenómenos que le
faciliten la resolución de problemas de la vida cotidiana tales como la nutrición, así como otros
temas de vital importancia, ya que sin respiración no hay energía para que se mantenga la vida.

Objetivo general de la SD:

Conocer y analizar la importancia del proceso respiratorio como mecanismo de liberación de
energía para los sistemas vivos, vincular los procesos de respiración y nutrición, así como la
relación de este proceso con su entorno.

Ubicación/Conexión con el currículo y el programa de la materia:
Tronco común. Ciencias Naturales.
Tercer semestre
Primera parte: El tema RESPIRACION se ubica dentro del tema subsidiario PROCESOS, el
cual forma parte del concepto fundamental: SISTEMA VIVO, dentro de la asignatura de
BIOLOGIA de los planes y programas de estudio CECYTE 2009.

                 PRIMER       QUÍMICA I
                 SEMESTRE


                 SEGUNDO       QUÍMICA II
                 SEMESTRE
                                                           Organización


                 TERCER                        BIOLOGÍA    Procesos       RESPIRACIÓN
                 SEMESTRE

                                                            Evolución
                 CUARTO        FÍSICA I                                   AEROBIA       ANAEROBIA
                                                ECOLOGÍA
                 SEMESTRE



                 QUINTO        FISICA II
                 SEMESTRE



                               TEMAS
                 SEXTO                          BIOLOGÍA
                               SELECTOS
                 SEMESTRE                       MODERNA
                               DE FÍSICA
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Descripción y justificación del encuadre teórico y encuadre didáctico que se empleará
en la SD:

Encuadre científico:
Se entiende como respiración celular, el flujo de electrones en o a través de una membrana,
desde coenzimas reducidas hasta un aceptor de electrones, normalmente acompañado de la
producción de ATP.
Para muchos organismos, el aceptor final de electrones es el oxígeno, la forma reducida de
este aceptor es el agua, y se conoce al proceso en su conjunto como respiración aerobia.
Mientras que la gran mayoría de los quimiótrofos en la Tierra llevan a cabo la respiración
aerobia, existen varios aceptores finales de electrones que son usados por otros organismos,
especialmente por las bacterias. Algunos ejemplos de estos aceptores alternativos y de sus
formas reducidas son el azufre (S/H2S), los protones (H+/H2) y los iones de hierro (Fe3+/Fe2+)
Los procesos respiratorios que incluyen aceptores de electrones como éstos, no necesitan el
oxígeno molecular y son, por tanto, ejemplos de respiración anaerobia. La respiración
anaerobia desempeña un papel importante en los ciclos ambientales de elementos como el
azufre, el hidrógeno y el hierro, y contribuyen significativamente a la economía energética
de la biósfera.
Incluso en ausencia o escasez de oxígeno, la mayor parte de los organismos pueden extraer
cantidades limitadas de energía de la glucosa y sustratos relacionados, pero sin una
oxidación completa y con rendimientos energéticos mucho menores. Lo consiguen mediante
la glucólisis, una ruta que no requiere oxígeno. En este proceso uno de los intermediarios de
la ruta pierde electrones pero más tarde otro intermediario de la misma ruta lo recupera. Este
proceso anaeróbico se denomina fermentación y se identifica en base a su producto final
Principal. En algunas células animales y en muchas bacterias, el producto final es el lactato
de manera que el proceso de catabolismo anaerobio de la glucosa se denomina fermentación
láctica. En la mayoría de las células vegetales y levaduras, el proceso se denomina
fermentación alcohólica porque el producto final es el etanol.
Por otro lado, la respiración aeróbica representa la fuente principal del metabolismo
energético en el mundo aeróbico del que somos parte nosotros y otros organismos
superiores.
Consideraremos la respiración aerobia en cuatro etapas, dos que se refieren a los procesos
oxidativos y otros dos que incluyen la reoxidación de las coenzimas y la producción de ATP.
La etapa 1 es la ruta glucolítica, la glucólisis tiene el mismo resultado en condiciones
aeróbicas que anaeróbicas: la oxidación de la glucosa a piruvato. Pero el destino del piruvato
es diferente en presencia de oxígeno. En lugar de servir de aceptor de electrones como en la
fermentación, el piruvato es oxidado a un compuesto que entra en la etapa 2, el ciclo del
ácido tricarboxílico. Esta ruta cíclica oxida completamente los carbonos entrantes a CO2 y
conserva la energía en forma de coenzimas reducidas, que son, en sí mismos, compuestos
ricos en energía.
La etapa 3 consiste en el transporte de electrones, es decir la transferencia de electrones
desde coenzimas reducidas hasta el oxígeno, el cual es un proceso exergónico y aporta la
energía que dirige el bombeo de electrones a través de la membrana en la que están
embebidos los transportadores, generando un gradiente electroquímico de protones a ambos
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 lados de la membrana. En la etapa 4, la energía de este gradiente de protones se usa para
 impulsar la síntesis de ATP. Este modelo de síntesis de ATP dependiente del oxígeno se
 denomina fosforilación oxidativa

 Encuadre didáctico:
 Perfil y características del grupo: La secuencia está dirigida a grupos de 30 alumnos cuya
 edad fluctúa entre los 16 y 17 años.
 Para el desarrollo de las actividades de esta secuencia didáctica, los estudiantes trabajarán en
 forma individual así como en equipos de 3 y/o 5 integrantes. Entre sus intereses están el
 deporte, actividades socioculturales y uso de las TICS.

 Para el desarrollo de este tema, se parte de las siguientes ideas previas: “el oxígeno es vital
 para la vida y el organismo lo utiliza para otras funciones”, “la respiración es un intercambio
 de gases”.
 De acuerdo a las características del grupo y el tema a abordar se propone el enfoque
 pedagógico por cambio conceptual en el que se diseñarán actividades con experimentos que
 pongan en conflicto cognitivo al alumno y permitan la construcción y discriminación de
 conceptos, haciendo uso de los recursos tecnológicos. (continua…ver anexo al final)



CONTENIDOS A ENSEÑAR
Contenido: Respiración Celular

Conceptos (Saber)                Procedimientos (Saber             Actitudes (Ser)
    Respiración celular:        hacer)                                Responsabilidad
      aerobia y anaerobia            Análisis de artículos            Trabajo en equipo
    Energía (ATP)                      (lecturas)                     Puntualidad y
    Biomoléculas                    Elaboración de mapa                 asistencia
      energéticas                       conceptual                     Entrega de trabajos
    Función de las                  Diseño de                           en tiempo y forma
      mitondrias                        diapositivas en power          Demuestra interés por
    Fermentación                       point                             el tema
                                     Diseño de un blog                Desarrollo de una
                                     Elaboración de un                   actitud crítica ante el
                                        producto de                       tema
                                        fermentación                   Muestra apertura ante
                                        (tepache) para la                 los nuevos conceptos
                                        identificación de                 a aprender .
                                        variables,                     Interés hacia el
                                        observación de                    aprendizaje de la
                                        cambios en el                     ciencia
                                        fenómeno, medición             Actitud crítica ante la
                                        de los mismos,                    información de corte
                                        interpretación                    científico.
                                        científica de los
                                        observado.
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                                       Elaboración de un
                                        video o una secuencia
                                        fotográfica
                                       “V” de Gowin para
                                        actividad
                                        experimental


Objetivos didácticos/de aprendizaje:

•   Diferenciar la respiración celular del intercambio de gases.
•   Reconocer la importancia de la respiración celular como mecanismo de obtención de
    moléculas energéticas (ATP) útiles para mantener la vida en el planeta.
•   Valorar la importancia de los alimentos como fuentes de biomoléculas energéticas y
    desarrollar una actitud crítica ante los actuales problemas de desajustes alimenticios.
•   Relacionar la fermentación como un proceso para la obtención de productos útiles para el
    hombre que son el resultado de un proceso de respiración celular anaeróbica realizada por
    microorganismos.



ACTIVIDADES
Identificación y manejo de ideas/conocimientos previos e intereses del alumno respecto al tema:
Para iniciar el tema se plantea una actividad focal introductoria en la que se presenta un experimento de
fermentación en el que se abordan 3 cuestionamientos que nos llevarán a introducir al alumno al tema, a
partir de sus respuestas expondrá sus ideas previas y daremos paso al desarrollo del tema mediante el cual
se pretende generar un conflicto cognitivo y la construcción de una nueva mirada del fenómeno

Actividades y estrategias de motivación y colaboración:

Los alumnos se interesan por las herramientas tecnológicas por lo que se consideró el uso de la
computadora para motivas los aprendizajes esperados a través del diseño de una presentación en
diapositivas, diseño de un blog y secuencia fotográfica.
Entre las estrategias didácticas de aprendizaje colaborativo se utilizaron las siguientes: dinámicas para
integración de equipos heterogéneos de 3 y/o 5 integrantes, una vez integrados desarrollarán una práctica
de fermentación.

Actividades de                    Tiempos y        Manejo del           Estrategias        Materiales
enseñanza/aprendizaje              Espacios       Grupo/equipos                             Recursos
                                                                                          tecnológicos
1. Preinstruccional:           1 hora             Se integrarán en   Actividad           Gotero
   Actividad focal             Aula de clases     equipos de 3       experimental        Tubo de ensayo
   introductoria                                  alumnos                                Agua tibia
                                                                                         Levaduras
                                                                                         Azúcar

2. Instruccional:              2 horas Aula de    Equipos de 5        Lectura en         Material de
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                                           FACULTAD DE QUÍMICA



Análisis de lectura , video y    clases.            integrantes.      equipos de 5       lectura
exposición de                                                         integrantes,       Computadora
planteamientos.                                                       video,             proyector
                                                                      cuestionario y     Video
                                                                      exposición         Cuestionario.
3. Instruccional:                Trabajo extra-     Equipos de 5      Elaboración de     Computadora
Elaboración en diapositivas.     clase y            integrantes       diapositivas.      proyector
                                 presentación en
                                 el aula (1 hora)
4. Instruccional:                30 minutos         individual        Mapa               Ejercicio.
Elaboración de mapa              Aula de clases                       conceptual
conceptual.

5. Instruccional:                90 minutos.        Equipos de 5      Actividad          panela
Elaboración de un producto       Laboratorio        integrantes       experimental,      Piña
de fermentación con video                                             video y/o          Agua
y/o registro fotográfico y                                            registro           Recipiente
diseño de un blog                                                     fotográfico y      Levaduras
Reporte de actividad                                                  diseño de un       Botella de
experimental mediante UVE                                             blog, (con         plástico
de Gowin.                                                             rúbrica) UVE
                                                                      de Gowin.

6. Evaluación-Aplicación:        1 hora             En equipo de 5   Evaluación y        Cuestionarios
Análisis de Artículos                               integrantes.     retroalimentación   Reporte de
modificados, reportado en                                            por parte del       practicas
un diario de lectura.                                                docente

7. Evaluación sumativa-          30 minutos         individual       Coevaluación        Ejercicios
formativa.                                                           Evaluación y
Cuestionario con preguntas                                           retroalimentación
de opción múltiple, de                                               del docente.
ensayo y de habilidades
científicas.



PROCESO
Extensión temporal de la unidad y condiciones de aplicación previstas:

Tiempo: la secuencia didáctica se aplicará en 4 sesiones, de dos horas cada una

Espacios: se utilizará el aula y el laboratorio.

Recursos audiovisuales: proyectores, cañón, computadora.
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EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE DEL ALUMNO
En varios momentos de la secuencia didáctica se plantean evaluaciones formativas (mapa
conceptual), rúbricas, UVE de Gowin para evaluar una actividad experimental y una
evaluación final que incluye reactivos de opción múltiple, de respuesta breve, de ensayo
restringido y de habilidades científicas.

Estrategias/instrumentos de evaluación formativa:

-El material de lectura proporcionado del libro de Biología de Velásquez Ocampo, permitirá
que el alumno obtenga los fundamentos teóricos y se evalúe mediante un cuestionario, y
exposición de estos planteamientos que serán retroalimentados por todos.
-Las diapositivas permitirán al alumno integrar su conocimiento y serán evaluados mediante
una rúbrica.
-El mapa conceptual ayudará a reconstruir las ideas del estudiante y diferenciar la respiración
celular del intercambio de gases, esta actividad se evaluará por medio de la retroalimentación
docente-alumno.
- La actividad experimental permitirá al alumno relacionar los contenidos con su entorno, así
como promover el manejo de las TICs y plasmará sus resultados en una UVE de Gowin, a su
vez mediante un rúbrica se va a evaluar el diseño de un blog que incluya una secuencia
fotográfica.

Estrategias, instrumentos e informe de la evaluación sumativa y la autoevaluación del
aprendizaje:
-Se analizarán las lecturas “Biocombustibles” y “¿Qué fue del gordito feliz los cuales se
evaluará mediante un diario de lectura; con la finalidad de relacionar estos temas con el
proceso de respiración.
-Para la evaluación final del tema se proponen preguntas de opción múltiple, de respuesta
breve, de ensayo restringido y de habilidades científicas, que permitan conocer el grado de
avance del cambio conceptual en los alumnos y a su vez permita al docente retroalimentar sus
estrategias didácticas.
- Las rúbricas mencionadas, se pueden utilizar como un instrumento de utoevaluación y
coevaluación.

EVALUACIÓN DE LA SD: Resultados de la aplicación….
Grado de motivación y/o participación:



Valoración del profesor(a):                     Valoración del grupo:
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Grado de adecuación al grupo:



Valoración global final:




          Fecha de Elaboración de la SD
Fecha de Elaboración de la unidad :

           Fecha de aplicación de la SD:




El seguimiento del diseño de la SD en el grupo se realizará en un Blog (bitácora electrónica)


Comentarios/Sugerencias:
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RESPIRACIÓN CELULAR


Análisis didáctico:


Perfil y características del grupo: La secuencia está dirigida a un grupo de 30 alumnos cuyas
edades fluctúan entre los 16 y 17 años, entre sus intereses se encuentra el deporte, actividades
socioculturales y uso de tecnologías recreativas. Para el desarrollo del tema de respiración se
organizarán 6 equipos de 5 integrantes en algunas actividades, en otros casos los alumnos
trabajaran de manera individual o en parejas.
Gil et al (1991) señalan que de la necesidad de nuevas estrategias de aprendizaje que hicieran
posible el desplazamiento de las concepciones espontáneas por los conocimientos científicos
ha dado lugar a propuestas que coinciden básicamente en concebir el aprendizaje de las
ciencias    como una construcción de conocimientos que parte necesariamente de un
conocimiento previo. Pese a ello la mayor parte de los libros de texto para nivel bachillerato que
hemos revisado no incluyen actividades que permitan mostrar las ideas previas de los alumnos
acerca de los temas estudiados.
Las ideas previas de los alumnos sobre el tema de respiración consideramos que se forman en
su mayoría dentro del aula, puesto que no son temas cotidianos que se mencionen
constantemente en los medios masivos de comunicación o en pláticas informales. Cañal (1990)
subraya la intervención de múltiples factores: una deficiente formación científica de los docentes
en activo en relación a este tema, insatisfactorias condiciones de trabajo, inadecuada e
insuficiente preparación didáctica, materiales curriculares de planteamientos tradicionales,
contenidos no actualizados y frecuentes errores, esquema rígido de la organización escolar e
influencias negativas del contexto sociocultural cotidiano (Charrier, 2006).
Una de las dificultades que se presentan con el tema de respiración celular, es que es un
proceso que se lleva a cabo a nivel microscópico, sucede dentro de cada una de nuestras
células, al ser un tema de alta abstracción dificulta su comprensión por parte de los alumnos,
quienes básicamente presentan un razonamiento por percepción (rasgos observables), (García,
1991). Otro de los aspectos que hemos observado dentro del aula respecto a este tema es que
el alumno al “ubicarse” dentro de la célula, “olvida” el contexto general, olvida que cada célula
donde se lleva a cabo este fenómeno de liberación de energía, constituye a un ser viviente
pluricelular o unicelular. Debemos diseñar actividades que eviten una visión parcelaria del
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alumno, actividades que permitan tener un panorama integral en lugar de actividades
atomizadas.
Por otra parte el tema de respiración celular involucra conceptos amplios tales como átomos,
moléculas, electrones, reacciones de oxidación y reducción, ATP, mitocondria, etc., que por sí
mismos podrían constituir cada uno una unidad didáctica, es decir el vocabulario en torno al
tema de respiración celular es amplio, además de que los alumnos deben tener muy clara las
funciones de los organelos celulares para abordar este tema, por ello sería necesaria elaborar
un glosario de esta terminología.
Para el tema de respiración celular partimos de las siguientes ideas previas:“tener una planta en
tu cuarto de noche es peligroso”, “el oxígeno es vital para la vida y el organismo lo utiliza para
otras funciones”, “la respiración es un intercambio de gases” y dadas las características del
grupo y el tema a abordar se propone el enfoque pedagógico por cambio conceptual en el que
se diseñarán actividades con experimentos, lecturas, videos, etc., que pongan en conflicto
cognitivo al alumno que permitan lograr un cambio de sus ideas previas (erróneas) por
principios científicos haciendo uso de los recursos tecnológicos.
García Zaforas (1991) propone una formulación del concepto de respiración que facilite la
construcción de un modelo interpretativo global y el abandono del modelo clásico, en el que se
realiza un estudio desconectado de los distintos aparatos y sistemas. Será necesario prescindir
de la gran cantidad de detalles y de nombres con los que se «ametralla» a los alumnos, y de la
práctica habitual de estudiar de antemano o a posteriori el nivel celular, como algo aislado del
nivel de organismo.
Paccaud (1991) menciona que el concepto de respiración puede abordarse centrándose en
diferentes aspectos: la mecánica respiratoria: movimientos respiratorios y ventilación pulmonar;
los aspectos fisicoquímicos de la respiración: intercambio gaseosos en los alveolos y células,
papel de la sangre y aspectos celulares de la respiración: reacción global de la respiración,
alimentos y combustible (Charrier, et, al, 2006)
Propondremos estrategias didácticas durante los tres momentos de la secuencia que aborden a
la respiración desde el punto de vista bioquímico (nivel celular), con una visión integrada de la
nutrición de las plantas y animales, será necesario analizar la respiración pulmonar como un
intercambio de gases a nivel de los alveolos, revisar brevemente los órganos implicados en la
respiración, revisar el papel de sangre hasta llegar al nivel celular, el papel de la alimentación
en el proceso de respiración celular y en la generación de energía para todas las funciones
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biológicas y tomar en cuenta la propuesta de Peccaud (1991), quien considera importante
abordar este tema desde los puntos de vista: Bioquímico, fisiológico y ecosistémico (flujo de
energía). De la misma manera considerar que las plantas también respiran como cualquier otro
ser vivo.


Representación del análisis didáctico
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                                          Bibliografía

Análisis científico

Audesirk, Teresa, et al. Biología, Ciencia y Naturaleza. México, Prentice Hall, 2004.

Becker, M. W, et al. El mundo de la célula, Madrid, Pearson Educación, 2007.

Biggs, et al. Biología. México, Mc Graw Hill, 2000.

Velásquez, O.M. Biología 1. México, ST. Editorial, 2005.

¿Cómo ves? Revista de divulgación de la ciencia de la UNAM. Estrella Burgos Ruiz, Editora.
Revista, No.12, Año No.9, México D.F.

http://www.comoves.unam.mx/assets/pdfs/123/biocombustibles_123.pdf

¿Cómo ves? Revista de divulgación de la ciencia de la UNAM. Estrella Burgos Ruiz, Editora.
Revista, No.120, México D.F.


http://ciencias.jornada.com.mx/ciencias/noticias/estudian-respiracion-celular-en-
levadurasncluyó. 15 de octubre de 2009

Análisis didáctico
Charrier M. M; Cañal, P y Rodrigo V.M. (2006). Las concepciones de los estudiantes sobre la
fotosíntesis y la respiración: una revisión sobre la investigación didáctica en el campo de la
enseñanza y el aprendizaje de la nutrición de las plantas. Enseñanza de las Ciencias, 24(3),
p.p. 401–410.

García Zaforas, A.M. (1991). Estudio llevado a cabo sobre las representaciones de la
respiración celular en los estudiantes de bachillerato y COU. Enseñanza de las Ciencias, 9(2),
pp. 129-134.

Gil,D; Carrascosa, J; Furió,C; Torregrosa, J. La enseñanza de las ciencias en educación
secundaria. Barcelona, Editorial Horsi, 1991.

http://books.google.com.mx/books?hl=es&lr=lang_es&id=SYcxQ18GsyEC&oi=fnd&pg=PA55&d
q=ASTUDILLO,+H.+y+GENE,+A.M.,+1984.+Errores+conceptuales&ots=Z3wxldlcpC&sig=Mmh8
0bXCkZBv-0b8SGk3Hc-7JZ8#v=onepage&q=&f=false          20 de octubre de 2009

http://ideasprevias.cinstrum.unam.mx:2048/presentacion.htm (consultada en agosto del 2009)
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Esquema General Secuencia Final

  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA ESQUEMA DE SECUENCIA DIDÁCTICA Autores Q.B. Rosario De la Rosa Villalba C.D. Lilia Modesto Morales BIOL. Rafael Salinas Pérez Q.B. Mayra Jiménez Santiago Q.B. Margarita Rodríguez Santos TÍTULO DE LA SECUENCIA DIDÁCTICA: RESPIRACION CELULAR “Tómate un respiro” JUSTIFICACIÓN El tema de respiración celular resulta complejo para los alumnos, debido a que involucra varias reacciones metabólicas, se manejan conceptos de alta abstracción y las estrategias hasta hoy utilizadas hacen poca vinculación de este tema con su entorno. Este contenido es fundamental para que el alumno comprenda algunos fenómenos que le faciliten la resolución de problemas de la vida cotidiana tales como la nutrición, así como otros temas de vital importancia, ya que sin respiración no hay energía para que se mantenga la vida. Objetivo general de la SD: Conocer y analizar la importancia del proceso respiratorio como mecanismo de liberación de energía para los sistemas vivos, vincular los procesos de respiración y nutrición, así como la relación de este proceso con su entorno. Ubicación/Conexión con el currículo y el programa de la materia: Tronco común. Ciencias Naturales. Tercer semestre Primera parte: El tema RESPIRACION se ubica dentro del tema subsidiario PROCESOS, el cual forma parte del concepto fundamental: SISTEMA VIVO, dentro de la asignatura de BIOLOGIA de los planes y programas de estudio CECYTE 2009. PRIMER QUÍMICA I SEMESTRE SEGUNDO QUÍMICA II SEMESTRE Organización TERCER BIOLOGÍA Procesos RESPIRACIÓN SEMESTRE Evolución CUARTO FÍSICA I AEROBIA ANAEROBIA ECOLOGÍA SEMESTRE QUINTO FISICA II SEMESTRE TEMAS SEXTO BIOLOGÍA SELECTOS SEMESTRE MODERNA DE FÍSICA
  • 2. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA Descripción y justificación del encuadre teórico y encuadre didáctico que se empleará en la SD: Encuadre científico: Se entiende como respiración celular, el flujo de electrones en o a través de una membrana, desde coenzimas reducidas hasta un aceptor de electrones, normalmente acompañado de la producción de ATP. Para muchos organismos, el aceptor final de electrones es el oxígeno, la forma reducida de este aceptor es el agua, y se conoce al proceso en su conjunto como respiración aerobia. Mientras que la gran mayoría de los quimiótrofos en la Tierra llevan a cabo la respiración aerobia, existen varios aceptores finales de electrones que son usados por otros organismos, especialmente por las bacterias. Algunos ejemplos de estos aceptores alternativos y de sus formas reducidas son el azufre (S/H2S), los protones (H+/H2) y los iones de hierro (Fe3+/Fe2+) Los procesos respiratorios que incluyen aceptores de electrones como éstos, no necesitan el oxígeno molecular y son, por tanto, ejemplos de respiración anaerobia. La respiración anaerobia desempeña un papel importante en los ciclos ambientales de elementos como el azufre, el hidrógeno y el hierro, y contribuyen significativamente a la economía energética de la biósfera. Incluso en ausencia o escasez de oxígeno, la mayor parte de los organismos pueden extraer cantidades limitadas de energía de la glucosa y sustratos relacionados, pero sin una oxidación completa y con rendimientos energéticos mucho menores. Lo consiguen mediante la glucólisis, una ruta que no requiere oxígeno. En este proceso uno de los intermediarios de la ruta pierde electrones pero más tarde otro intermediario de la misma ruta lo recupera. Este proceso anaeróbico se denomina fermentación y se identifica en base a su producto final Principal. En algunas células animales y en muchas bacterias, el producto final es el lactato de manera que el proceso de catabolismo anaerobio de la glucosa se denomina fermentación láctica. En la mayoría de las células vegetales y levaduras, el proceso se denomina fermentación alcohólica porque el producto final es el etanol. Por otro lado, la respiración aeróbica representa la fuente principal del metabolismo energético en el mundo aeróbico del que somos parte nosotros y otros organismos superiores. Consideraremos la respiración aerobia en cuatro etapas, dos que se refieren a los procesos oxidativos y otros dos que incluyen la reoxidación de las coenzimas y la producción de ATP. La etapa 1 es la ruta glucolítica, la glucólisis tiene el mismo resultado en condiciones aeróbicas que anaeróbicas: la oxidación de la glucosa a piruvato. Pero el destino del piruvato es diferente en presencia de oxígeno. En lugar de servir de aceptor de electrones como en la fermentación, el piruvato es oxidado a un compuesto que entra en la etapa 2, el ciclo del ácido tricarboxílico. Esta ruta cíclica oxida completamente los carbonos entrantes a CO2 y conserva la energía en forma de coenzimas reducidas, que son, en sí mismos, compuestos ricos en energía. La etapa 3 consiste en el transporte de electrones, es decir la transferencia de electrones desde coenzimas reducidas hasta el oxígeno, el cual es un proceso exergónico y aporta la energía que dirige el bombeo de electrones a través de la membrana en la que están embebidos los transportadores, generando un gradiente electroquímico de protones a ambos
  • 3. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA lados de la membrana. En la etapa 4, la energía de este gradiente de protones se usa para impulsar la síntesis de ATP. Este modelo de síntesis de ATP dependiente del oxígeno se denomina fosforilación oxidativa Encuadre didáctico: Perfil y características del grupo: La secuencia está dirigida a grupos de 30 alumnos cuya edad fluctúa entre los 16 y 17 años. Para el desarrollo de las actividades de esta secuencia didáctica, los estudiantes trabajarán en forma individual así como en equipos de 3 y/o 5 integrantes. Entre sus intereses están el deporte, actividades socioculturales y uso de las TICS. Para el desarrollo de este tema, se parte de las siguientes ideas previas: “el oxígeno es vital para la vida y el organismo lo utiliza para otras funciones”, “la respiración es un intercambio de gases”. De acuerdo a las características del grupo y el tema a abordar se propone el enfoque pedagógico por cambio conceptual en el que se diseñarán actividades con experimentos que pongan en conflicto cognitivo al alumno y permitan la construcción y discriminación de conceptos, haciendo uso de los recursos tecnológicos. (continua…ver anexo al final) CONTENIDOS A ENSEÑAR Contenido: Respiración Celular Conceptos (Saber) Procedimientos (Saber Actitudes (Ser)  Respiración celular: hacer)  Responsabilidad aerobia y anaerobia  Análisis de artículos  Trabajo en equipo  Energía (ATP) (lecturas)  Puntualidad y  Biomoléculas  Elaboración de mapa asistencia energéticas conceptual  Entrega de trabajos  Función de las  Diseño de en tiempo y forma mitondrias diapositivas en power  Demuestra interés por  Fermentación point el tema  Diseño de un blog  Desarrollo de una  Elaboración de un actitud crítica ante el producto de tema fermentación  Muestra apertura ante (tepache) para la los nuevos conceptos identificación de a aprender . variables,  Interés hacia el observación de aprendizaje de la cambios en el ciencia fenómeno, medición  Actitud crítica ante la de los mismos, información de corte interpretación científico. científica de los observado.
  • 4. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA  Elaboración de un video o una secuencia fotográfica  “V” de Gowin para actividad experimental Objetivos didácticos/de aprendizaje: • Diferenciar la respiración celular del intercambio de gases. • Reconocer la importancia de la respiración celular como mecanismo de obtención de moléculas energéticas (ATP) útiles para mantener la vida en el planeta. • Valorar la importancia de los alimentos como fuentes de biomoléculas energéticas y desarrollar una actitud crítica ante los actuales problemas de desajustes alimenticios. • Relacionar la fermentación como un proceso para la obtención de productos útiles para el hombre que son el resultado de un proceso de respiración celular anaeróbica realizada por microorganismos. ACTIVIDADES Identificación y manejo de ideas/conocimientos previos e intereses del alumno respecto al tema: Para iniciar el tema se plantea una actividad focal introductoria en la que se presenta un experimento de fermentación en el que se abordan 3 cuestionamientos que nos llevarán a introducir al alumno al tema, a partir de sus respuestas expondrá sus ideas previas y daremos paso al desarrollo del tema mediante el cual se pretende generar un conflicto cognitivo y la construcción de una nueva mirada del fenómeno Actividades y estrategias de motivación y colaboración: Los alumnos se interesan por las herramientas tecnológicas por lo que se consideró el uso de la computadora para motivas los aprendizajes esperados a través del diseño de una presentación en diapositivas, diseño de un blog y secuencia fotográfica. Entre las estrategias didácticas de aprendizaje colaborativo se utilizaron las siguientes: dinámicas para integración de equipos heterogéneos de 3 y/o 5 integrantes, una vez integrados desarrollarán una práctica de fermentación. Actividades de Tiempos y Manejo del Estrategias Materiales enseñanza/aprendizaje Espacios Grupo/equipos Recursos tecnológicos 1. Preinstruccional: 1 hora Se integrarán en Actividad Gotero Actividad focal Aula de clases equipos de 3 experimental Tubo de ensayo introductoria alumnos Agua tibia Levaduras Azúcar 2. Instruccional: 2 horas Aula de Equipos de 5 Lectura en Material de
  • 5. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA Análisis de lectura , video y clases. integrantes. equipos de 5 lectura exposición de integrantes, Computadora planteamientos. video, proyector cuestionario y Video exposición Cuestionario. 3. Instruccional: Trabajo extra- Equipos de 5 Elaboración de Computadora Elaboración en diapositivas. clase y integrantes diapositivas. proyector presentación en el aula (1 hora) 4. Instruccional: 30 minutos individual Mapa Ejercicio. Elaboración de mapa Aula de clases conceptual conceptual. 5. Instruccional: 90 minutos. Equipos de 5 Actividad panela Elaboración de un producto Laboratorio integrantes experimental, Piña de fermentación con video video y/o Agua y/o registro fotográfico y registro Recipiente diseño de un blog fotográfico y Levaduras Reporte de actividad diseño de un Botella de experimental mediante UVE blog, (con plástico de Gowin. rúbrica) UVE de Gowin. 6. Evaluación-Aplicación: 1 hora En equipo de 5 Evaluación y Cuestionarios Análisis de Artículos integrantes. retroalimentación Reporte de modificados, reportado en por parte del practicas un diario de lectura. docente 7. Evaluación sumativa- 30 minutos individual Coevaluación Ejercicios formativa. Evaluación y Cuestionario con preguntas retroalimentación de opción múltiple, de del docente. ensayo y de habilidades científicas. PROCESO Extensión temporal de la unidad y condiciones de aplicación previstas: Tiempo: la secuencia didáctica se aplicará en 4 sesiones, de dos horas cada una Espacios: se utilizará el aula y el laboratorio. Recursos audiovisuales: proyectores, cañón, computadora.
  • 6. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA EVALUACIÓN DEL APRENDIZAJE DEL ALUMNO En varios momentos de la secuencia didáctica se plantean evaluaciones formativas (mapa conceptual), rúbricas, UVE de Gowin para evaluar una actividad experimental y una evaluación final que incluye reactivos de opción múltiple, de respuesta breve, de ensayo restringido y de habilidades científicas. Estrategias/instrumentos de evaluación formativa: -El material de lectura proporcionado del libro de Biología de Velásquez Ocampo, permitirá que el alumno obtenga los fundamentos teóricos y se evalúe mediante un cuestionario, y exposición de estos planteamientos que serán retroalimentados por todos. -Las diapositivas permitirán al alumno integrar su conocimiento y serán evaluados mediante una rúbrica. -El mapa conceptual ayudará a reconstruir las ideas del estudiante y diferenciar la respiración celular del intercambio de gases, esta actividad se evaluará por medio de la retroalimentación docente-alumno. - La actividad experimental permitirá al alumno relacionar los contenidos con su entorno, así como promover el manejo de las TICs y plasmará sus resultados en una UVE de Gowin, a su vez mediante un rúbrica se va a evaluar el diseño de un blog que incluya una secuencia fotográfica. Estrategias, instrumentos e informe de la evaluación sumativa y la autoevaluación del aprendizaje: -Se analizarán las lecturas “Biocombustibles” y “¿Qué fue del gordito feliz los cuales se evaluará mediante un diario de lectura; con la finalidad de relacionar estos temas con el proceso de respiración. -Para la evaluación final del tema se proponen preguntas de opción múltiple, de respuesta breve, de ensayo restringido y de habilidades científicas, que permitan conocer el grado de avance del cambio conceptual en los alumnos y a su vez permita al docente retroalimentar sus estrategias didácticas. - Las rúbricas mencionadas, se pueden utilizar como un instrumento de utoevaluación y coevaluación. EVALUACIÓN DE LA SD: Resultados de la aplicación…. Grado de motivación y/o participación: Valoración del profesor(a): Valoración del grupo:
  • 7. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA Grado de adecuación al grupo: Valoración global final: Fecha de Elaboración de la SD Fecha de Elaboración de la unidad : Fecha de aplicación de la SD: El seguimiento del diseño de la SD en el grupo se realizará en un Blog (bitácora electrónica) Comentarios/Sugerencias:
  • 8. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA RESPIRACIÓN CELULAR Análisis didáctico: Perfil y características del grupo: La secuencia está dirigida a un grupo de 30 alumnos cuyas edades fluctúan entre los 16 y 17 años, entre sus intereses se encuentra el deporte, actividades socioculturales y uso de tecnologías recreativas. Para el desarrollo del tema de respiración se organizarán 6 equipos de 5 integrantes en algunas actividades, en otros casos los alumnos trabajaran de manera individual o en parejas. Gil et al (1991) señalan que de la necesidad de nuevas estrategias de aprendizaje que hicieran posible el desplazamiento de las concepciones espontáneas por los conocimientos científicos ha dado lugar a propuestas que coinciden básicamente en concebir el aprendizaje de las ciencias como una construcción de conocimientos que parte necesariamente de un conocimiento previo. Pese a ello la mayor parte de los libros de texto para nivel bachillerato que hemos revisado no incluyen actividades que permitan mostrar las ideas previas de los alumnos acerca de los temas estudiados. Las ideas previas de los alumnos sobre el tema de respiración consideramos que se forman en su mayoría dentro del aula, puesto que no son temas cotidianos que se mencionen constantemente en los medios masivos de comunicación o en pláticas informales. Cañal (1990) subraya la intervención de múltiples factores: una deficiente formación científica de los docentes en activo en relación a este tema, insatisfactorias condiciones de trabajo, inadecuada e insuficiente preparación didáctica, materiales curriculares de planteamientos tradicionales, contenidos no actualizados y frecuentes errores, esquema rígido de la organización escolar e influencias negativas del contexto sociocultural cotidiano (Charrier, 2006). Una de las dificultades que se presentan con el tema de respiración celular, es que es un proceso que se lleva a cabo a nivel microscópico, sucede dentro de cada una de nuestras células, al ser un tema de alta abstracción dificulta su comprensión por parte de los alumnos, quienes básicamente presentan un razonamiento por percepción (rasgos observables), (García, 1991). Otro de los aspectos que hemos observado dentro del aula respecto a este tema es que el alumno al “ubicarse” dentro de la célula, “olvida” el contexto general, olvida que cada célula donde se lleva a cabo este fenómeno de liberación de energía, constituye a un ser viviente pluricelular o unicelular. Debemos diseñar actividades que eviten una visión parcelaria del
  • 9. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA alumno, actividades que permitan tener un panorama integral en lugar de actividades atomizadas. Por otra parte el tema de respiración celular involucra conceptos amplios tales como átomos, moléculas, electrones, reacciones de oxidación y reducción, ATP, mitocondria, etc., que por sí mismos podrían constituir cada uno una unidad didáctica, es decir el vocabulario en torno al tema de respiración celular es amplio, además de que los alumnos deben tener muy clara las funciones de los organelos celulares para abordar este tema, por ello sería necesaria elaborar un glosario de esta terminología. Para el tema de respiración celular partimos de las siguientes ideas previas:“tener una planta en tu cuarto de noche es peligroso”, “el oxígeno es vital para la vida y el organismo lo utiliza para otras funciones”, “la respiración es un intercambio de gases” y dadas las características del grupo y el tema a abordar se propone el enfoque pedagógico por cambio conceptual en el que se diseñarán actividades con experimentos, lecturas, videos, etc., que pongan en conflicto cognitivo al alumno que permitan lograr un cambio de sus ideas previas (erróneas) por principios científicos haciendo uso de los recursos tecnológicos. García Zaforas (1991) propone una formulación del concepto de respiración que facilite la construcción de un modelo interpretativo global y el abandono del modelo clásico, en el que se realiza un estudio desconectado de los distintos aparatos y sistemas. Será necesario prescindir de la gran cantidad de detalles y de nombres con los que se «ametralla» a los alumnos, y de la práctica habitual de estudiar de antemano o a posteriori el nivel celular, como algo aislado del nivel de organismo. Paccaud (1991) menciona que el concepto de respiración puede abordarse centrándose en diferentes aspectos: la mecánica respiratoria: movimientos respiratorios y ventilación pulmonar; los aspectos fisicoquímicos de la respiración: intercambio gaseosos en los alveolos y células, papel de la sangre y aspectos celulares de la respiración: reacción global de la respiración, alimentos y combustible (Charrier, et, al, 2006) Propondremos estrategias didácticas durante los tres momentos de la secuencia que aborden a la respiración desde el punto de vista bioquímico (nivel celular), con una visión integrada de la nutrición de las plantas y animales, será necesario analizar la respiración pulmonar como un intercambio de gases a nivel de los alveolos, revisar brevemente los órganos implicados en la respiración, revisar el papel de sangre hasta llegar al nivel celular, el papel de la alimentación en el proceso de respiración celular y en la generación de energía para todas las funciones
  • 10. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA biológicas y tomar en cuenta la propuesta de Peccaud (1991), quien considera importante abordar este tema desde los puntos de vista: Bioquímico, fisiológico y ecosistémico (flujo de energía). De la misma manera considerar que las plantas también respiran como cualquier otro ser vivo. Representación del análisis didáctico
  • 11. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA Bibliografía Análisis científico Audesirk, Teresa, et al. Biología, Ciencia y Naturaleza. México, Prentice Hall, 2004. Becker, M. W, et al. El mundo de la célula, Madrid, Pearson Educación, 2007. Biggs, et al. Biología. México, Mc Graw Hill, 2000. Velásquez, O.M. Biología 1. México, ST. Editorial, 2005. ¿Cómo ves? Revista de divulgación de la ciencia de la UNAM. Estrella Burgos Ruiz, Editora. Revista, No.12, Año No.9, México D.F. http://www.comoves.unam.mx/assets/pdfs/123/biocombustibles_123.pdf ¿Cómo ves? Revista de divulgación de la ciencia de la UNAM. Estrella Burgos Ruiz, Editora. Revista, No.120, México D.F. http://ciencias.jornada.com.mx/ciencias/noticias/estudian-respiracion-celular-en- levadurasncluyó. 15 de octubre de 2009 Análisis didáctico Charrier M. M; Cañal, P y Rodrigo V.M. (2006). Las concepciones de los estudiantes sobre la fotosíntesis y la respiración: una revisión sobre la investigación didáctica en el campo de la enseñanza y el aprendizaje de la nutrición de las plantas. Enseñanza de las Ciencias, 24(3), p.p. 401–410. García Zaforas, A.M. (1991). Estudio llevado a cabo sobre las representaciones de la respiración celular en los estudiantes de bachillerato y COU. Enseñanza de las Ciencias, 9(2), pp. 129-134. Gil,D; Carrascosa, J; Furió,C; Torregrosa, J. La enseñanza de las ciencias en educación secundaria. Barcelona, Editorial Horsi, 1991. http://books.google.com.mx/books?hl=es&lr=lang_es&id=SYcxQ18GsyEC&oi=fnd&pg=PA55&d q=ASTUDILLO,+H.+y+GENE,+A.M.,+1984.+Errores+conceptuales&ots=Z3wxldlcpC&sig=Mmh8 0bXCkZBv-0b8SGk3Hc-7JZ8#v=onepage&q=&f=false 20 de octubre de 2009 http://ideasprevias.cinstrum.unam.mx:2048/presentacion.htm (consultada en agosto del 2009)
  • 12. UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE QUÍMICA