Interpretación de pruebas y uso del conocimiento. Diseño de experimentos con enzimas en secundaria

TESIS DOCTORAL INTERPRETACIÓN DE PRUEBAS Y USO DEL CONOCIMIENTO. DISEÑO DE EXPERIMENTOS CON ENZIMAS EN SECUNDARIA Asdo. Mª Peregrina Varela Caamiña DEPARTAMENTO DE DIDÁCTICAS APLICADAS DOUTORAMENTO EN EDUCACIÓN FACULTADE DE CIENCIAS DA EDUCACIÓN SANTIAGO DE COMPOSTELA 2017 AUTORIZACIÓN DO DIRECTOR / TUTOR DA TESE Dr. Joaquín Díaz de Bustamante Dra. Paloma Blanco Anaya Profesora do Departamento de Didácticas Aplicadas Como Codirectores da Tese de Doutoramento titulada «Interpretación de pruebas y uso del conocimiento. Diseño de experimentos con enzimas en secundaria» Presentada por Dna. Mª Peregrina Varela Caamiña Alumna do Programa de Doutoramento Educación Autorizan a presentación da tese indicada, considerando que reúne os requisitos esixidos no artigo 34 do regulamento de Estudos de Doutoramento, e que como Director da mesma non incurre nas causas de abstención establecidas na lei 30/1992. Asdo. Joaquín Díaz de Bustamante Asdo. Paloma Blanco Anaya A mis padres AGRADECIMIENTOS A mis directores, Joaquín Díaz de Bustamante y Paloma Blanco Anaya. A Joaquín por estar conmigo durante este proyecto, aportar su sabiduría, sus consejos y sus ánimos. A Paloma por su contribución y apoyo, su empatía y esas pequeñas discusiones que nos llevaban a realizar un análisis más completo. Gracias por ayudarme a finalizar este trabajo. A la profesora que me abrió su aula para realizar las pruebas y a sus alumnos que se prestaron a realizar las actividades siendo los actores principales del estudio. A mi familia, por estar siempre ahí apoyándome y dándome ánimos para no decaer. A mi amiga Tery, por que sin su pequeño empujón no emprendería este proyecto. Finalmente, agradezco a Andrés su apoyo, su ayuda con los problemas técnicos y su paciencia durante los largos días en los que solamente existía esta tesis. Índice RESUMEN.............................................................................................................................13 I FUNDAMENTACIÓN.......................................................................................................17 Capítulo 1. INTRODUCCIÓN ............................................................................................ 19 1.1. Objetivos, preguntas de investigación y relevancia del estudio .................................. 21 1.2. Organización de la tesis ............................................................................................... 23 Capítulo 2. MARCO TEÓRICO ......................................................................................... 25 2.1. Argumentación ............................................................................................................ 25 2.2. Indagación.................................................................................................................... 34 2.3. Modelización ............................................................................................................... 44 Capítulo 3. METODOLOGÍA ............................................................................................. 55 3.1. Investigación cualitativa: Estudio de caso ................................................................... 55 3.2. Análisis del discurso .................................................................................................... 57 3.3. Contexto, participantes y toma de datos ...................................................................... 58 3.4. Consideraciones éticas ................................................................................................. 59 3.5. Análisis de datos .......................................................................................................... 60 3.5.1. Análisis de la argumentación ................................................................................ 62 3.5.2. Análisis de indagación .......................................................................................... 65 3.5.3. Análisis de la modelización .................................................................................. 69 Capítulo 4. DISEÑO DE LA ACTIVIDAD ........................................................................ 75 4.1. Pequeña historia de los enzimas y su enseñanza ......................................................... 75 4.2. Dificultades en el aprendizaje de la interacción enzima-sustrato ................................ 78 4.3. Situación de los enzimas en el currículo educativo ..................................................... 79 4.4. Diseño de la actividad .................................................................................................. 81 4.5. Descripción de la actividad .......................................................................................... 82 4.6. referencial de resolución de los problemas .................................................................. 86 16 Xeralmente, cada grupo segue dúas liñas de razoamento para dar resposta ao problema, que corresponden ás dúas hipóteses rivais: acabouse o encima ou acabouse o substrato. b) No proceso de indagación, observamos que a maioría dos grupos estudados realizan o proceso de indagación completo, esto é, transcorre por todas as etapas de investigación durante a realización da actividade. Utilizan diferentes estratexias para dar resposta ao problema. Detectamos que unha grande parte das hipóteses formuladas son pertinentes para resolver o problema. Así mesmo, a maioría dos grupos son capaces de planificar experimentos, uns máis sotisficados que outros, que lles permiten contrastar as súas hipóteses, adquirindo unha alta calidade no proceso de indagación. c) No proceso de modelización, encontramos que son capaces de elaborar modelos para explicar a interacción enzima-sustrato. Ao longo deste proceso, apreciase unha modificación no coñecemento da interacción enzima-sustrato, porque elaboran os seus modelos, e comproban experimentalmente se con eles poden explicar a interacción enzima-sustrato, afianzando, modificando ou rexeitando o modelo. Consideramos que a participación dos estudantes en actividades que promovan estas destrezas contribuen a construir o seu propio coñecemento científico. No proceso de construcción e uso de modelos, a argumentación serve como ferramenta para avaliar os modelos, xerando diferentes explicacións máis ou menos complexas. Durante o proceso de indagación deben acordar, mediante a argumentación, se os seus deseños experimentais permiten contrastar as hipóteses que formulas e así, determinar cal deles permite comprobar a validez do seu modelo. Palabras chave: Argumentación, indagación, modelización, interacción enzima-sustrato, traballo en grupo. I FUNDAMENTACIÓN 19 Capítulo 1. INTRODUCCIÓN En esta tesis se analiza la capacidad de los estudiantes para interpretar las pruebas que obtienen de la experimentación con enzimas y conocer si ello contribuye al establecimiento del modelo escolar de la función enzimática. La experimentación en el laboratorio fomenta el pensamiento científico de los estudiantes. Para lograr este propósito, debemos dar la oportunidad a los estudiantes de que descubran por sí mismos cuál es la mejor manera de resolver el problema (Caamaño, 2005), es decir, darles autonomía para que sean ellos quienes diseñen sus propios experimentos. Por este motivo, desde hace algunos años se intenta que el aprendizaje no sea de forma repetitiva ni memorística, sino que se pretende una enseñanza basada en la adquisición de competencias que deben ser desarrolladas por los estudiantes durante su etapa de enseñanza obligatoria. En nuestro estudio, la competencia en que nos centramos es la competencia científica, considerada por la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económico (OCDE, 2006) como aquella competencia que “hace referencia a los conocimientos científicos de un individuo y al uso de ese conocimiento para identificar problemas, adquirir nuevos conocimientos, explicar fenómenos científicos y extraer conclusiones basadas en pruebas sobre cuestiones relacionadas con la ciencia” (p. 13). Las autoras Cañas, Martín-Díaz y Nieda (2007) indican que esta competencia engloba dos grandes habilidades: interpretar el mundo y desenvolverse con autonomía e iniciativa personal en distintos hábitos de la vida. Para ello deben aplicar los conocimientos científicos y tomar decisiones fundamentadas en esos conocimientos. Considerando esto, en esta tesis se analiza la competencia científica de estudiantes de 4º de Educación Secundaria Obligatoria (ESO). Para ello, se aborda el estudio de las destrezas implicadas que deben poseer los estudiantes que, según la OCDE (2006) son: 1) el uso de Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 20 pruebas, relacionada con la argumentación, 2) identificación de cuestiones científicas, conectada con la indagación y 3) explicación de fenómenos de forma científica, vinculada a la modelización. Para analizar estas destrezas, proponemos un problema práctico relacionado con las reacciones químicas catalizadas por enzimas, en el que los estudiantes deben determinar las causas por las que se detiene una reacción enzimática. Para lo cual deben interpretar pruebas (argumentación) y usar su conocimiento (uso de modelos) sobre la actividad enzimática para diseñar experimentos (indagación) que les lleven a explicar de forma científica los resultados obtenidos cuando los realicen. Es por ello que entendemos que las tres destrezas incluidas en la competencia científica se encuentran altamente implicadas en nuestro estudio, siguiendo las ideas de Jiménez Aleixandre, Bravo y Puig (2009). No obstante, para conocer las capacidades de los estudiantes, para cada una de las destrezas, éstas se analizan por separado. Esta relación tiene lugar ya que el proceso de argumentación tendrá relevancia cuando tratan de establecer cuáles son las hipótesis acerca de la detención de las reacciones. Asimismo, en esas hipótesis ya subyace el modelo que poseen sobre la relación enzima-sustrato. En cuanto al proceso de indagación es necesario para saber qué hipótesis es correcta y obtener pruebas con las que justificar sus conclusiones. En definitiva, en el proceso de indagación planifican pruebas experimentales para evaluar si con esos experimentos el modelo construido les permite dar respuesta al problema (Passmore, Stewart y Cartier, 2009). Respecto a la argumentación, como dice Lemke (1997), los estudiantes deben hablar ciencias, por tanto, deben organizar sus ideas, exponerlas sustentadas en pruebas y llegar a un acuerdo. Al exteriorizar sus ideas y hacer públicos sus conocimientos éstos son evaluados, cambiados y mejorados (Kuhn, 1992 y 1993; Henao y Stipcich, 2008; Jiménez Aleixandre, 2008) en un proceso en el que están aprendiendo a utilizar el lenguaje de las ciencias. Por ello, nos centramos en el análisis de los argumentos construidos por el grupo e implicados en la resolución del problema (Toulmin, 1958), y en el análisis del razonamiento científico utilizado por los estudiantes (Kelly, Regev y Prothero, 2007) en el que partiendo de los datos deben llegar a conclusiones, usando las pruebas disponibles para enlazar los datos con la conclusión. En cuanto a la indagación, ésta contribuye al aprendizaje de las ciencias porque permite desarrollar prácticas científicas, que requieren de los estudiantes el conocimiento teórico para Capítulo 1: Introducción 21 su resolución (Crujeiras Pérez, 2014; Crujeiras Pérez y Jiménez Aleixandre, 2012 y 2015). Además, las actividades de laboratorio deben ser diseñadas para fomentar el pensamiento científico y una forma de promoverlo es planteando actividades que implican la resolución de problemas cuya solución no sea inmediata, dejando que sean los estudiantes los que piensen la manera de resolverlo, en lugar de seguir unas instrucciones. Así, serán ellos los que diseñen el procedimiento para su resolución. Caamaño (2005) indica que estos problemas deben fomentar el diálogo y, además, de estar enmarcados en la construcción de modelos. En el caso de la modelización, entendemos, al igual que otros autores como Nersessian (2002), Halloun (2006) o Justi (2006), que el proceso de construcción de modelos debe formar parte de la enseñanza de las ciencias y se debe practicar en el aula, favoreciendo un aprendizaje más participativo. La construcción de modelos en ciencias ayuda a comprender fenómenos científicos (Caamaño, 2011a) y si esta construcción se realiza en grupo, la discusión enriquece los respectivos modelos mentales y contribuye a su revisión. Como indican Schwarz et al. (2009) aprender a pensar científicamente y trabajar con modelos científicos lleva a desarrollar, evaluar y revisar los modelos, las explicaciones y las teorías, al mismo tiempo que permite su aplicación en nuevas situaciones (Windschitl, Thompson y Braaten, 2008). 1.1. OBJETIVOS, PREGUNTAS DE INVESTIGACIÓN Y RELEVANCIA DEL ESTUDIO El principal propósito de esta tesis es conocer cómo los estudiantes interpretan pruebas empíricas y el uso que hacen de su conocimiento al resolver problemas que implican el diseño de experimentos. Para ello hemos estudiado los procesos de argumentación, indagación y modelización llevados a cabo por los estudiantes durante la resolución del problema relacionado con la actividad enzimática en 4º curso de ESO. Este objetivo principal está desglosado en tres objetivos con las consiguientes preguntas de investigación: Objetivo 1: Caracterizar la calidad del proceso de argumentación que siguen los estudiantes mientras resuelven el problema planteado. El cual se concreta con las dos preguntas de investigación siguientes: 1ª pregunta de investigación: ¿Cuál es la calidad de los argumentos que emplean los estudiantes en la resolución del problema? Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 22 2ª pregunta de investigación: ¿En qué medida las líneas argumentativas les llevan a conclusiones acordes con el enunciado del problema? Objetivo 2: Caracterizar la calidad del proceso de indagación que siguen los estudiantes mientras resuelven el problema planteado El cual se concreta con las dos preguntas de investigación siguientes: 3ª pregunta de investigación: ¿En qué medida las hipótesis que formulan son pertinentes para resolver el problema? 4ª pregunta de investigación: ¿En qué medida los estudiantes son capaces de diseñar un experimento para contrastar sus hipótesis? Objetivo 3: Caracterizar el proceso de modelización que siguen los estudiantes para generar una explicación al problema planteado El cual se concreta con las dos preguntas de investigación siguientes: 5ª pregunta de investigación: ¿Cómo construyen, evalúan y modifican sus modelos? 6ª pregunta de investigación: ¿En qué medida los modelos elaborados por los estudiantes permiten explicar la detención de las reacciones enzimáticas? Consideramos que la relevancia de este estudio, en el ámbito de la investigación en didáctica de las ciencias, viene determinada por los siguientes aspectos: a) Ampliar el conocimiento sobre cómo tienen lugar los procesos de argumentación, indagación y modelización en el aula.  Analizando cómo los estudiantes construyen argumentos, partiendo de datos empíricos y teóricos que ellos mismos obtienen, hasta llegar a sus conclusiones, lo cual les lleva a seguir un razonamiento.  Examinando el proceso de indagación que realizan para contrastar sus hipótesis.  Analizando cómo construyen, usan y revisan (mediante la experimentación) los modelos para dar una explicación al fenómeno objeto de estudio. b) Emplear como conocimiento disciplinar la interacción enzima-sustrato, acerca del cual se ha encontrado poca literatura relacionada con el tema, por lo que se contribuye a ampliar las dificultades que los estudiantes presentan al abordar estos contenidos. Este tema no está Capítulo 1: Introducción 23 incluido en el currículo de 4º ESO, sin embargo consideramos que la actividad propuesta contribuye a los objetivos indicados en el Decreto 133/2007, de 5 de julio, por el que se regulan las enseñanzas de la educación secundaria obligatoria en la Comunidad Autónoma de Galicia (Xunta de Galicia, 2007), vigente en el momento de la toma de datos. No obstante, lo que nos interesa es emplear este conocimiento como contexto para analizar las destrezas científicas de los estudiantes, tal y como se detalla en el capítulo 4. 1.2. ORGANIZACIÓN DE LA TESIS Esta memoria de tesis se estructura tres partes: la fundamentación teórica, que incluye los capítulos del 1 al 4; los resultados, que comprende el capítulo 5, y las conclusiones, que conforman un único capítulo final. En este primer capítulo, Introducción, se detallan los objetivos y preguntas de investigación y la relevancia del estudio. En el segundo capítulo, Marco teórico, se discuten los tres cuerpos de conocimiento necesarios para este estudio: a) la argumentación, b) la indagación, y c) la modelización. En el tercero, Metodología, se describe el tipo de investigación llevado a cabo, en concreto, cualitativa y estudio de caso. A continuación, se describe el contexto, los participantes y la toma de datos, seguidamente se indican las consideraciones éticas para la protección de los participantes y, finalmente, se indican los procedimientos para el análisis de los datos, con los que dar respuesta a las preguntas de investigación. En el cuarto, Diseño de las actividades, se relata un pequeño resumen de la historia de los enzimas en la enseñanza, analizando la situación de los enzimas en el currículo desde los años 60. A continuación, se señalan los principios del diseño considerados para la elaboración de la actividad y después la descripción de la actividad, el proceso referencial de resolución de la actividad y, finalmente, las capacidades cognitivas requeridas por la actividad. En el quinto, Resultados, se incluyen los resultados obtenidos tras el análisis de los datos de cada grupo considerando las preguntas de investigación. Esto es, a) el proceso de argumentación, desde el uso de pruebas a la elaboración de argumentos, así como de las líneas argumentativas que les llevan a establecer conclusiones; b) el proceso de indagación, llevado a cabo por los estudiantes para diseñar los experimentos y contrastar sus hipótesis, y c) el Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 24 proceso de modelización, en el que los estudiantes construyen modelos y los usan para dar una explicación al problema. Por último, en el sexto, Conclusiones e implicaciones educativas, se exponen y discuten las conclusiones generales que derivan de este estudio junto con las implicaciones, tanto para la investigación como para la práctica educativas. Finalmente, el último apartado de la tesis se ha destinado a comentar las limitaciones del estudio y las futuras líneas de investigación que nacen del presente estudio. 25 Capítulo 2. MARCO TEÓRICO En este capítulo se presenta el marco teórico que fundamenta este estudio, el cual procede de tres campos de conocimiento en didáctica de las ciencias, por lo cual dividimos este capítulo en tres apartados. En el primer apartado abordamos la dimensión de la argumentación y uso de pruebas, siguiendo a autores como Toulmin (1958), Hogan y Maglienti (2001), Schweizer y Kelly (2005) y Jiménez Aleixandre (2010), y su importancia en la enseñanza de las ciencias. En el segundo apartado tratamos la dimensión de la indagación en el laboratorio en la que los estudiantes participan en prácticas científicas que promuevan su comprensión del mundo científico y el trabajo de los investigadores, teniendo en cuenta las aportaciones de autores como Chinn y Malhotra (2002), Caamaño (2005), Tenreiro-Vieira y Marques Vieira (2006) y Bell, Maeng y Peters (2010). En el tercer apartado desarrollamos la explicación de fenómenos de forma científica atendiendo a un modelo teórico (Izquierdo y Adúriz-Bravo, 2005), así como la modelización y uso de modelos, siguiendo a autores como Grosslight, Unger, Jay y Smith (1991), Justi y Gilbert (2002) y Schwarz et al. (2009). 2.1. ARGUMENTACIÓN El lenguaje en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias tiene un doble papel, por una parte, es un objeto del proceso de aprendizaje de las ciencias, en donde los estudiantes deben aprender el lenguaje científico; y por otro, es un instrumento de comunicación (Jiménez Aleixandre, 2003), en donde ese lenguaje debe ser compartido por los integrantes del proceso para promover (por los docentes) y adquirir (por los estudiantes) el conocimiento científico escolar (Villani y do Nascimento, 2003). De ahí la importancia de que los estudiantes aprendan cómo participar en el discurso científico, además de aprender simplemente conceptos científicos (Bricker y Bell, 2008). Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 32 Nuestra línea de investigación se enmarca en cómo los estudiantes son capaces de justificar sus conclusiones empleando el discurso argumentativo a la luz de las pruebas obtenidas en una actividad de indagación. Por este motivo, se deben identificar en las transcripciones los argumentos que Toulmin (1958) denomina argumentos substantivos. A veces, al identificar estos argumentos observamos que algún elemento no está expresado, pero sí implícito, por lo que es necesario añadirlo en el esquema para representar el argumento (van Eemeren, Grootendorst, Jackson y Jacob, 2000). En otras ocasiones estos argumentos contienen enunciados que no son totalmente correctos, pero que forman parte del camino en la construcción del conocimiento (Jiménez Aleixandre, 2003). Cuando se analizan los argumentos expuestos por los estudiantes se puede obtener información sobre el razonamiento científico que utilizan, los conocimientos alcanzados, los aspectos epistemológicos y las habilidades que tienen para justificar y comunicar sus ideas (Ceberio, Almudí y Zubimendi, 2014). Debido a que no sólo se les solicitan argumentos orales sino también escritos en el informe final, debemos tener en cuenta que el argumento escrito plantea desafíos pedagógicos. Como indican Kelly, Regev y Prothero (2007) son necesarias las habilidades lingüísticas para incluir el conocimiento científico conceptual específico, el conocimiento de la argumentación y la tarea de la escritura, así como el conocimiento lingüístico del léxico y la gramática indicado por Halliday y Martin (1993). Sin embargo, los estudiantes parecen tener problemas similares en los argumentos escritos que en los orales, a pesar de preocuparse de elaborar argumentos coherentes que relacionen los datos con las conclusiones, a menudo no ofrecen suficientes justificaciones para sus conclusiones escritas (Sandoval y Millwood, 2008). Las líneas de razonamiento son un modelo de análisis de la argumentación utilizado por Kelly, Regev y Prothero (2007) para examinar la argumentación escrita. Idearon este modelo para mejorar el análisis de la argumentación debido a la complejidad del razonamiento dialógico. Estos autores consideran que, para construir un razonamiento basado en pruebas, los estudiantes deben plantearse preguntas de investigación, desarrollando varias líneas de razonamiento que les lleven a conclusiones a partir de la interpretación de los datos, los cuales deben ser integrados en las pruebas. Según estos autores, estas pruebas deben ser suficientes, para apoyar la conclusión frente a interpretaciones alternativas, deben ir convergiendo en niveles epistémicos, para apoyar la conclusión, y al mismo tiempo deben estar construidas por inferencias válidas en todo el nivel epistémico de las justificaciones. Partiendo de estas líneas Capítulo 2: Marco teórico 33 de razonamiento, en nuestro estudio se analizan las líneas argumentativas que siguen los estudiantes hasta llegar a una conclusión, lo cual se explica con detalle en el capítulo 3 de metodología. Otro aspecto relevante en el análisis de la argumentación es conocer la calidad tanto del proceso de argumentación como la del argumento en sí. En la literatura se recogen varias formas de examinar la calidad de la argumentación, a continuación, se resumen las más interesantes para este estudio. Driver, Newton y Osborne (2000) consideran que la evaluación del argumento debe centrarse en la claridad de la conclusión, la pertinencia de la justificación, si se han tenido en cuenta las condiciones de excepción en la elaboración de las conclusiones y si se han presentado contraargumentos. Es decir, se centran principalmente en la estructura del argumento, considerando además si la justificación es o no adecuada y el papel de los contraargumentos, definidos por Kuhn (1991) como argumentos alternativos al propio y del oponente. Para Zohar y Nemet (2002) un buen argumento, además de presentar varias justificaciones, una estructura argumental compleja y contraargumentos, debe presentar refutaciones para fundamentar una conclusión con hechos científicos específicos, correctos y relevantes. Estas autoras ponen en relieve la necesidad de integrar el conocimiento científico en el argumento. La relevancia de las justificaciones en la argumentación ha llevado a considerar que los argumentos con más de una justificación sean de mayor calidad (Jiménez Aleixandre y Díaz de Bustamante, 2003). Osborne, Erduran y Simon (2004) elaboraron una rúbrica en la cual establecen cinco niveles de creciente calidad que permiten evaluar los argumentos de los estudiantes (tabla 2.1). Así, estos autores consideran a las refutaciones como el elemento que otorga mayor calidad a los argumentos y a su vez, utilizarlas en un argumento demuestra un alto nivel de capacidad de argumentación. Estos mismos autores hacen una distinción entre argumento y argumentación. Mientras que consideran al argumento un elemento formado por la afirmación, el dato, la justificación y los respaldos, califican a la argumentación como el proceso que genera ese argumento. Para evaluar la calidad de los argumentos escritos, los autores Sampson, Grooms y Walker (2011) proponen los siguientes aspectos: conclusión apropiada, debe ser correcta; la pertinencia de los referentes conceptuales considerados en el argumento; la calidad de la Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 34 prueba, que tiene que ser adecuada y suficiente, y la suficiencia del razonamiento, que debe justificar que la prueba soporta la conclusión. Tabla 2.1: Rúbrica para analizar la calidad de los argumentos elaborada por Osborne, Erduran y Simon (2004). Nivel 1 La argumentación consiste en argumentos con una conclusión sencilla en contra de un contrargumento o una conclusión contra otra conclusión. Nivel 2 La argumentación tiene argumentos que constan de conclusiones, datos, justificaciones, y/o conocimientos básicos, pero no contienen refutaciones. Nivel 3 La argumentación tiene argumentos con una serie de conclusiones o contraargumentos, datos, justificaciones, y/o conocimientos básicos con la refutación débil ocasional. Nivel 4 La argumentación muestra argumentos con una conclusión y una refutación claramente identificables. Como un argumento que puede tener varias conclusiones y contraargumentos, aunque no es necesario. Nivel 5 La argumentación muestra un argumento completo con más de una refutación. En definitiva, la argumentación es importante porque hacer ciencia implica discutir, razonar, argumentar, criticar y justificar las explicaciones. Por otro lado, enseñar y aprender ciencias requiere de estrategias basadas en el lenguaje, y como el aprendizaje es un proceso social donde las actividades discursivas son esenciales, podemos decir que la argumentación permite construir, aplicar y comprender ideas, modelos y explicaciones (Henao y Stipcich, 2008). Cabe destacar que uno de los aspectos más relevantes, ya comentados sobre el proceso argumentativo, es que los estudiantes sean capaces de usar datos y pruebas para dar consistencia a sus argumentos y que éstos difieran de una simple opinión, para lo cual la indagación juega un papel esencial que se describe a continuación. 2.2. INDAGACIÓN El trabajo práctico juega un papel importante en el aprendizaje de las ciencias. En los años sesenta y setenta tuvo una promoción importante en proyectos como Biological Sciences Curriculum Study (BSCS) (Moore et. al., 1968) en Estados Unidos o Nuffield de biología, Capítulo 2: Marco teórico 35 física y química (Nuffield Foundation, 1974) en Inglaterra, en dichos proyectos se proponía un estilo de enseñanza en el cual el trabajo práctico realizado por los estudiantes les conduciría a los fundamentos conceptuales, y el papel del profesor sería de apoyo y guía. Hodson (1994) indica que los objetivos de los profesores acerca de estos trabajos se pueden clasificar en seis categorías: 1) Motivar, ya que estimulan el interés y son entretenidos. 2) Desarrollar actitudes científicas. 3) Mejorar el aprendizaje del conocimiento científico. 4) Adiestrarse en el método científico. 5) Enseñar las técnicas de laboratorio. 6) Desarrollar la capacidad de llevar a cabo investigaciones científicas y obtener experiencia de ello. Este autor considera que los trabajos prácticos estan sobreutilizados, al ser empleados por los profesores de forma indiscriminada, y que los datos relacionados con los estudios sobre su eficacia, no son concluyentes. Posteriormente, Álvarez (2007) sugiere que cuando los trabajos prácticos están mal diseñados, no se explota su potencial educativo. Algunos autores (Qualter, Strang, Swatton y Taylor, 1990; Tamir, 1977; Tamir y García Rovira, 1992) consideran que se deben diseñar las actividades prácticas como investigaciones, en las que se estudie la naturaleza por medio de la exploración, la investigación, la comprobación y la explicación, en lugar de realizar experiencias tipo ‘receta’ con las que confirmar hechos y teorías mediante la obtención de los resultados correctos. Para llevar a cabo trabajos prácticos en el laboratorio hay que diseñarlos con tal fin. Lo cual implica tener claro qué tipo de trabajos prácticos hay. Para ello, a continuación, se detallan algunas de las clasificaciones de los trabajos prácticos más significativas en esta área, basadas en la implicación que requieren por parte del estudiante. Woolnough y Allsop (1985) diferencian tres tipos de actividades prácticas dependiendo de los objetivos que se persigan: Ejercicios, diseñados para desarrollar técnicas y destrezas prácticas; Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 36 Experiencias, en las que se propone que los alumnos tomen consciencia de determinados fenómenos naturales; Investigaciones, en las que los estudiantes tienen la oportunidad de enfrentarse a tareas abiertas y actuar como científicos que resuelven problemas. Estos mismos autores entienden que existen diseños de trabajos prácticos que puedan cumplir al mismo tiempo varios objetivos de los indicados, pero que en ningún caso el objetivo será reforzar y comprobar la teoría correspondiente. En cuanto a Gott y Dugan (1995) proponen cinco tipos: Habilidades (skills), para adquirir una habilidad particular; Observación, proporciona la oportunidad a los alumnos de utilizar su marco conceptual para relacionar objetos reales con acontecimientos de ideas científicas; Indagación (Enquiry o Inquiry), para descubrir o adquirir un concepto, ley o principio (son cuidadosamente diseñadas para permitir a todos los estudiantes llegar al mismo punto final); Ilustración, para demostrar o verificar un concepto en particular, ley o principio; Investigación, que proporciona la oportunidad para que los alumnos utilicen conceptos, procesos cognitivos y habilidades para resolver un problema. Partiendo de las dos clasificaciones anteriores, Caamaño (2005) propone cuatro modalidades: Experiencias que pueden ser perceptivas o interpretativas, cuya finalidad es explorar las ideas de los estudiantes; Experimentos ilustrativos, aportan evidencias experimentales, Ejercicios prácticos, para aprender habilidades prácticas y procesos y para corroborar la teoría; Investigaciones, para aprender a investigar y resolver problemas teóricos (en el marco de la elaboración de modelos) y para aprender a investigar y resolver problemas prácticos (aplicación de modelos). Estas modalidades van incrementando el grado de independencia de los estudiantes a la hora de realizar una actividad práctica, siendo el mayor grado de independencia cuando describen Capítulo 2: Marco teórico 37 las actividades del tipo investigación, que permiten a los estudiantes adquirir la habilidad de resolver problemas, que según Gil y Martínez-Torregrosa (1983), es una situación en la que a priori no tenemos la solución o que ésta es desconocida, es decir, la solución no es obvia. Por su diseño, la propuesta didáctica de este estudio se encuadra en las investigaciones que conllevan la resolución de problemas, es decir, una investigación en la cual los estudiantes deben aplicar sus conocimientos en una nueva situación (Gott y Dugan, 1995). Estos autores consideran la investigación un tipo específico de resolución de problemas, es decir, la consideran una tarea en la cual los estudiantes no pueden saber de forma inmediata una respuesta o recordar un método rutinario para encontrarla. Siguiendo la clasificación de Woolnough y Allsop (1985) también se considera una investigación al estar diseñada como una actividad abierta, en la cual los estudiantes deben actuar como científicos mientras intentan resolver el problema, al igual que Caamaño (2005), porque los estudiantes deben elaborar y aplicar el modelo escolar de la actividad enzimática y establecer estrategias para la resolución del problema. Estas estrategias son equivalentes a diseños experimentales en los problemas que requieren contrastación (Ceberio, Guisasola y Almundí, 2005). Por este motivo, con el problema planteado, pretendemos que los estudiantes tengan la oportunidad de usar su pensamiento para realizar una actividad sin protocolo, como sugieren Tenreiro-Vieira y Marques Vieira (2006), en la que deben elaborar hipótesis, diseñar experimentos, definir e identificar variables, evaluar resultados y comunicar conclusiones. La finalidad específica de la tarea no es la memorización de conceptos teóricos, necesarios para la resolución del problema, sino que empleen sus capacidades y conocimientos para resolverlo. Las actividades que realizan los estudiantes para la comprensión de las ideas científicas y para el desarrollo de conocimientos científicos se engloban bajo el término indagación (National Research Council, 1996), y este tipo de actividades les ayuda a comprender la forma en la que los científicos estudian el mundo natural. Según el National Research Council, una actividad de indagación requiere realizar diferentes acciones como: hacer observaciones, plantear preguntas, examinar fuentes de información, planificar investigaciones, revisar con pruebas experimentales algo conocido, utilizar instrumentos para obtener, analizar e interpretar datos, proponer respuestas, explicaciones y predicciones y comunicar los resultados. Con la indagación, no se busca que los estudiantes establezcan leyes científicas, ya que no podemos pretender que, en el aula de ciencias, los estudiantes actúen como verdaderos Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 38 científicos, porque los procesos cognitivos necesarios para realizar una auténtica investigación científica son diferentes a los necesarios para realizan una investigación en el aula (Diaz de Bustamante y Jiménez Aleixandre, 1999; Chinn y Malhotra, 2002). Además, en la indagación escolar no hay ni medios ni tiempo para realizar una auténtica actividad de investigación (Grandy y Duschl, 2008). Por eso, como indican Díaz de Bustamante y Jiménez Aleixandre (2006) hay una transformación desde la ciencia de los científicos hasta la ciencia de la escuela. A pesar de no ser una ‘auténtica investigación’, los estudiantes sí pueden aprenden a hacer y experimentar la ciencia, puesto que están haciendo la práctica de la ciencia. Tomando las palabras de Hodson (1994) “si permitimos que los estudiantes lleven a cabo sus propias investigaciones contribuiremos en gran medida a desarrollar su comprensión de la naturaleza de la ciencia” (p. 307). Es decir, aunque no sean verdaderos científicos, mientras realizan actividades de investigación, actúan como ellos (Caamaño, 2003) y estas actividades ayudan a los estudiantes a la familiarización, observación e interpretación de los fenómenos que estudian las ciencias. Asimismo, como indica Caamaño, permiten contrastar hipótesis en los procesos de modelización de la ciencia escolar, aprender del manejo de instrumentos y técnicas de laboratorio, aplicar estrategias de investigación para la resolución de problemas, tanto teóricos como prácticos y, en definitiva, mejorar la comprensión procedimental de la ciencia. Según Bell, Maeng y Peters (2010) para que una actividad sea considerada de indagación, debe implicar cuestiones de investigación al mismo tiempo que debe dar la oportunidad de analizar datos para responder a esas cuestiones. De modo que, para alcanzar los objetivos deseados en una actividad de tipo investigativo, éstas deben estar diseñadas como problemas auténticos (Chinn y Malhotra, 2002). Para ello deben presentar unas características determinadas que, según Jiménez Aleixandre (2010), son: a) la solución no es obvia, es decir, constituyen un verdadero problema; b) deben estar contextualizadas con la realidad próxima del estudiante; c) deben tener diferentes respuestas o caminos experimentales diferentes; d) los estudiantes deben involucrarse en las prácticas científicas, como la formulación de hipótesis, contrastar éstas con pruebas, la argumentación o la modelización. Según como sea su diseño, estas actividades de indagación tendrán un grado de apertura mayor o menor. Herron (1971, citado por Tamir y García Rovira, 1992) distingue cuatro niveles de indagación para las actividades de laboratorio, dependiendo de su nivel de apertura, que van desde el nivel 0 hasta el nivel 3. En el nivel 0 el problema, el procedimiento y la conclusión Capítulo 2: Marco teórico 39 se indican con antelación, y los niveles de apertura irían incrementándose hasta el nivel 3, en el cual los tres serían abiertos, es decir, son los estudiantes los que proponen los problemas, los procedimientos a seguir y llegan a las conclusiones a partir de los resultados obtenidos (tabla 2.2). Tabla 2.2: ILI - Inventario del Nivel de Indagación en el Trabajo Práctico de Herron (1971) (citado por Tamir y García Rovira, 1992). Nivel Problemas Procedimientos Conclusiones 0 se dan se dan se dan 1 se dan se dan abierta 2 se dan abierta abierta 3 abierta abierta abierta En nuestra propuesta didáctica los estudiantes tienen que responder, analizando los datos obtenidos en pruebas experimentales, las posibles causas por las cuales se detienen las reacciones enzimáticas de nuestro problema, por lo tanto, es de nivel 2 de apertura. Además, las actividades de indagación requieren otras destrezas, como utilizar el pensamiento lógico y crítico, identificar suposiciones y considerar que existen otras explicaciones para un mismo fenómeno (Jiménez Aleixandre, 1998). Tal como sugieren Latour y Woolgar (1995), los procesos de pensamiento de los científicos no difieren de los que se emplean para solucionar los problemas cotidianos. Por eso consideramos, igual que Caamaño (1992, 2005), que las actividades de laboratorio fomentan el pensamiento de los estudiantes porque, cuando les planteamos un problema, les damos la oportunidad de que sean ellos los que piensen la manera de resolverlo, buscando las herramientas necesarias para dar una solución. Por eso, cuando están diseñadas como actividades propiamente de indagación, se contribuye al aprendizaje de las ciencias, porque permiten desarrollar prácticas científicas, que requieren de los estudiantes el conocimiento teórico para su resolución (Crujeiras Pérez, 2014; Crujeiras Pérez y Jiménez Aleixandre, 2012 y 2015). Siguiendo con las destrezas propias de un trabajo práctico de laboratorio, los investigadores Fuhrman, Novick, Lunetta y Tamir (1978) desarrollaron el Inventario de habilidades para evaluar las actividades de laboratorio (LAI, Laboratory Analysis Inventory), que consta de cuatro categorías que agrupan las destrezas implicadas en cada una de ellas: planificación, Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 40 realización, análisis y aplicación, y dentro de cada una se incluyen una serie de habilidades que puede necesitar o no, el estudiante, para realizar dicho trabajo práctico, a las cuales se contesta sí o no (Tabla 2.3). Tabla 2.3: LAI - Laboratory Analysis Inventory (Fuhrman, Novick, Tamir y Lunetta, 1978). CATEGORÍAS 1. PLANIFICACIÓN el estudiante: 1.1. Formula una cuestión o define un problema para ser investigado; 1.2. Predice resultados experimentales; 1.3. Formula hipótesis; 1.4. Diseña observaciones o procedimientos; 1.5. Diseña un experimento 2. REALIZACIÓN el estudiante: 2.1. Realiza observaciones y medidas; 2.2. Utiliza aparatos; 2.3. Anota resultados; 2.4. Hace cálculos numéricos; 2.5. Explica procedimientos; 2.6. Trabaja según su propio diseño. 3. ANÁLISIS el estudiante: 3.1. Representa los datos en una tabla, gráficamente, realiza dibujos basados en sus propias observaciones; 3.2. Extrae conclusiones o relaciones; 3.3. Determina con exactitud los resultados experimentales; 3.4. Define las limitaciones y los supuestos inherentes al experimento; 3.5. Formula generalizaciones o propone modelos; 3.6. Explica interrelaciones; 3.7. Formula nuevas preguntas. 4. APLICACIÓN el estudiante: 4.1. Hace predicciones basadas en los resultados experimentales; 4.2. Formula hipótesis basadas en los resultados experimentales; 4.3. Aplica las técnicas experimentales a un problema nuevo; 4.4. Aplica los resultados experimentales a un nuevo contexto. Como indica de Pro Bueno (1998), quien propuso una clasificación más actualizada para establecer qué habilidades de investigación, manipulativas y de comunicación deben utilizar los estudiantes mientras realizan dichas actividades, la “utilidad de la realización de este tipo de clasificaciones está en que ayudan a clarificar ideas, o al menos al cuestionamiento de las propias, a reflexionar sobre la práctica educativa... pero, sobre todo, tienen un carácter instrumental” (p. 25). Capítulo 2: Marco teórico 41 Para analizar cómo los estudiantes realizan la investigación, empleamos el modelo propuesto en el proyecto inglés APU (Assesment of Performance Unit, 1984, tomado de Qualter et. al, 1990, y de Albaladejo y Caamaño, 1992) donde se proponen los procesos implicados en la resolución de problemas. Consta de una serie de fases sucesivas (figura 2.3): percepción del problema, reformulación, planteamiento del experimento, realización del experimento, registro de los datos, interpretación de dichos datos y conclusiones y evaluación. Mientras los estudiantes no llegan a una solución, pueden reformular el problema, cambiar el diseño del experimento o cambiar la técnica del experimento, las veces que consideren oportunas. Sin embargo, en toda actividad práctica debe haber una relación entre la teoría y la práctica, puesto que, existe una interacción entre las experiencias obtenidas por los estudiantes, mientras realizan el trabajo práctico, y la comprensión teórica que adquieren de los conceptos subyacentes (Woolnough y Allsop, 1985). Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 48 Para Vosniadou (1994) los modelos mentales son representaciones dinámicas y generativas, es decir, pueden ser manipulados mentalmente para explicar las causas de los fenómenos físicos y al mismo tiempo hacer predicciones sobre el estado de cosas en el mundo físico. Según Johnson-Laird (1983) hay tres clases de representaciones mentales: representaciones proposicionales, que son cadenas de símbolos; modelos mentales, análogos del mundo e imágenes, visuales del modelo. Siguiendo la concepción de Johnson-Laird, Gutiérrez (2004) considera que los elementos constituyentes de los modelos mentales son dos: una primera representación mental del sistema físico que se quiere modelizar y una segunda representación mental, que se deduce a partir de la primera, esta segunda estará dotada de reglas de inferencia que permitirán la predicción de posibles futuros estados del sistema físico modelizado. Gracias a esta segunda representación se puede comparar el comportamiento del sistema modelizado con el sistema real modelizado y, evaluando los modelos, se podrá validar el modelo o rechazar si no hay correspondencia entre el comportamiento real y el modelado. Esta misma autora (Gutiérrez, 2004) analiza estos elementos en términos operativos e indica que la primera representación constituye una ontología del sistema que se quiere modelizar y la segunda representación permite predecir y explicar, es decir, opera en una epistemología implícita que evalúa las explicaciones. Teniendo en cuenta que la elaboración y evolución de los modelos mentales es el resultado de la evolución cognitiva de los estudiantes y es consecuencia de la interacción entre los modelos mentales y las versiones didácticas de los modelos científicos (Gutiérrez, 1996; Acher, Arcà y Sanmartí, 2007), se pueden considerar también las analogías como una forma de evolución cognitiva. Así, Oliva y Aragón (2009) definen las analogías como recursos que permiten a los estudiantes construir conocimiento a partir de la comprensión de otro dominio más conocido y familiar para ellos, es decir, a través de analogías se puede adquirir una comprensión de situaciones nuevas que pueden ser construidas por comparación con dominios más familiares de conocimiento (Wong, 1993). Oliva y Aragón (2009) consideran que para construir la analogía los estudiantes deben poseer un modelo mental incipiente sobre el objeto de estudio, un modelo mental de la situación análoga (referencia), y un modelo enseñado delimitado por un conjunto de herramientas y representaciones didácticas. Asimismo, Vosniadou (1994) indica que un tipo especial de representación mental es la representación analógica, esta Capítulo 2: Marco teórico 49 representación la generan los individuos durante el funcionamiento cognitivo, y tiene la característica especial que conserva la estructura de lo que se supone que representa. El uso de analogías ha sido empleado históricamente por diferentes investigadores (por ejemplo: Darwin, Bohr, Mendeleiev, o Fisher y su modelo llave-cerradura de enzimas) para su trabajo científico y para la comunicación de estos trabajos. Las analogías ayudan a explicar algo desconocido desde algo que se conoce, favoreciendo el razonamiento, generando nuevos conceptos, ayudando a establecer nuevas teorías, etc. Asimismo, Duit (1991) nos indica las ventajas que tienen las analogías desde una perspectiva constructivista del aprendizaje. Las considera valiosas herramientas en el aprendizaje y en el cambio conceptual porque facilitan la comprensión de lo abstracto al mostrar similitudes con el mundo real y, por tanto, proporcionan una visualización de lo abstracto. Además, pueden favorecer el interés de los estudiantes y, entonces, motivarlos; al mismo tiempo que ayudan a revelar concepciones alternativas en áreas ya enseñadas. Son muchos los autores que analizan las analogías que se enseñan en el aula (Galagovsky y Adúriz-Bravo, 2001; Oliva, 2004, Aragón, Oliva y Navarrete, 2009). Sin embargo, no existen muchos estudios sobre las analogías usadas por los estudiantes para explicar el fenómeno estudiado. Pozo, Sanz, Gómez Crespo y Limón (1991) sugieren que, cuando los estudiantes intentan entender una situación, usan analogías de forma casual, basadas en aspectos poco relevantes del fenómeno, las analogías se forman a partir de concepciones que ya tienen los estudiantes. En la elaboración de nuevas ideas juega un papel importante el lenguaje (Sutton, 2003) que junto con el uso de analogías ayudan a los estudiantes a desarrollar conocimientos. Para representar este proceso de construcción de modelos (modelización) en el aula, Justi y Gilbert (2002) elaboraron un esquema, a partir del ciclo de Generacion, Evalucación y Modificación (GEM) propuesto por Clement (1989), en el que representan un diagrama para el proceso de construcción de modelos “Model of Modelling Diagram” (figura 2.4). Este esquema está formado una serie de elementos y etapas interrelacionadas que representan cómo se va construyendo el modelo del objeto a modelar. Siguiendo este esquema y lo indicado por Justi (2006), lo primero que hay que tener en cuenta para construir el modelo son los objetivos, es decir, hay que definir cuál es el motivo por el cual se construye el modelo. Cuando está definido, se debe buscar la experiencia que se tiene con el objeto a modelar, esta experiencia puede deberse a observaciones empíricas (como Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 50 ocurre en nuestro caso de estudio) o puede deberse a informaciones ya existentes (cognitivas o externas), al mismo tiempo se deben seleccionar los aspectos de la realidad usados para elaborar el modelo mental, hasta aquí se considera que llega la primera etapa del proceso de construcción del modelo y es diferente en cada caso. Como esta etapa es cíclica se representa con flechas con doble sentido (figura 2.4). Una vez terminada la primera etapa, empieza la etapa 2 en la que el individuo tiene que expresar, de alguna manera, su modelo mental. La forma de expresarlo es mediante una representación que puede ser visual, matemática, verbal (esta representación es la utilizada por los estudiantes mientras realizan nuestra propuesta didáctica), son los modelos expresados definidos por Gilbert, Boulter y Elmer (2000). Esta etapa del esquema también es cíclica puesto que al expresar el modelo se van realizando modificaciones, por ese motivo se representa con flechas de retroceso en el proceso (figura 2.4). En la siguiente etapa se debe comprobar el modelo, para lo cual los estudiantes deben llevar a cabo experimentos mentales y planificar y realizar pruebas experimentales, estos dos pasos pueden ser sucesivos o pueden utilizar uno solo de ellos, utilizar uno o los dos dependerá de los conocimientos previos del individuo o del grupo, además de los recursos para la comprobación y del tema del modelo. Asimismo, no se puede predecir en qué orden se utilizan ni cuantas veces (Justi, 2006), en cualquier caso, si falla se deberá intentar modificar el modelo para solventar el problema, o incluso rechazarlo volviendo a la etapa 1 del proceso. Cuando se rechaza el modelo, se añade al proceso un conocimiento adquirido que formará parte de las experiencias del individuo sobre el objeto a modelar. Pero, si esta tercera etapa tiene éxito y pasa la fase de pruebas empíricas, es decir, el modelo cumple el propósito para el cual fue modelado, entonces, se pasa a la etapa 4. En esta última etapa se deberá considerar la validez del modelo y sus limitaciones en relación con el objeto a modelar. Capítulo 2: Marco teórico 51 Definir los objetivos Elaborar un modelo mental Expresarlo usando alguna forma de representación Modificar modelo mental Llevar a cabo experimentos mentales Resultado correcto Resultado incorrecto Planificar y llevar a cabo pruebas experimentales Resultado correcto Resultado incorrecto Objetivo alcanzado Considerar el rango de validez y las limitaciones del modelo Seleccionar el “origen” del modelo Tener experiencias con el “objeto” a modelar Rechazar el modelo mental Figura 2.4: Diagrama para el proceso de construcción de modelos (Justi y Gilbert, 2002, tomado de Justi, 2006) Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 52 Schönborn y Anderson (2009), a partir de este esquema de Justi y Gilbert (2002) y utilizando un diagrama de Venn, representan un modelo compuesto por tres factores y cuatro intersecciones (figura 2.5) Según estos autores el factor de razonamiento (R) es una representación de los procesos cognitivos que emplea el estudiante al razonar sobre la representación externa utilizando su factor de conocimiento conceptual (C) para interpretar, modificar e incorporar al conocimiento existente, mientras que el factor de modo de representación (M) engloba la naturaleza de la representación externa. Estos autores sugieren que la interacción entre dichos factores afecta a la capacidad de los estudiantes para interpretar representaciones externas en bioquímica, lo que nosotros consideramos modelos curriculares (definidos por Gilbert, Boulter y Elmer, 2000). Así, en la intersección del factor razonamiento con el factor conceptual (C-R) se producen procesos cognitivos en los que el estudiante, activamente, selecciona, recupera, ajusta o añade nuevos conocimientos. En la intersección del factor razonamiento con el factor modo de representación (R-M) estarían incluidas las habilidades del estudiante para organizar, mentalmente, y razonar las características distintivas de una representación externa. La intersección del factor conocimiento conceptual con el factor modo de representación (C-M) incluye el significado del simbolismo empleado en las representaciones externas. Por último, la intersección de los tres factores (C-R-M) representa la capacidad del estudiante para todos los factores del modelo, es decir, el conocimiento conceptual científico y las habilidades de razonamiento para interpretar correctamente o aprender a partir de una representación externa en ciencias. Si en este proceso el conocimiento construido por el estudiante incluye interpretaciones erróneas del modelo, pueden surgir ideas erróneas/alternativas (Linenberger y Bretz, 2012). Capítulo 2: Marco teórico 53 Figura 2.5: Esquema de Venn que representa un modelo de factores acerca de la capacidad de los estudiantes para interpretar modelos en bioquímica (Adaptado de Schönborn y Anderson, 2009). Diferentes autores (Duggan y Gott, 1995; Justi, 2006; Nersessian y Oliva, 2007; Schönborn y Bögeholz, 2009) consideran que las actividades investigativas, como la resolución de problemas ayudan a descubrir los procesos de razonamiento de los estudiantes cuando expresan sus modelos mentales mediante representaciones, porque el uso de modelos contribuye a organizar el conocimiento en el proceso de resolución de problemas (Nersessian, 2002). En este proceso, la construcción y uso de modelos, fomenta un aprendizaje más participativo, ya que si lo elaboran en grupo, la discusión enriquece los respectivos modelos mentales y contribuye a su revisión. Pues, como indican Schwarz et al. (2009) aprender a pensar científicamente, es decir, trabajar con modelos científicos, lleva a desarrollar, evaluar y revisar modelos, explicaciones y teorías. Cuando los estudiantes se involucran en estas actividades, necesitan utilizar sus capacidades cognitivas para pensar, hacer y comunicar de forma coherente sus ideas (Merino e Izquierdo, 2011). En definitiva, el proceso de modelización guía a los estudiantes a 1) involucrarse en el problema, 2) a desarrollar un modelo o una hipótesis causal del fenómeno y ponerlo a prueba mediante observaciones sistemáticas, 3) a la creación, evaluación y revisión de este modelo, 4) a establecer predicciones explicativas con el modelo y 5) a su aplicación en nuevas situaciones (Windschitl, Thompson y Braaten, 2008). Considerando todo ello, nuestra propuesta didáctica defiende, igual que otros autores (Nersessian, 2002; Halloun, 2006; Justi, 2006; Caamaño, 2011a), que el proceso de construcción de modelos debe formar parte de la enseñanza de las ciencias “al poner de manifiesto que el aprendizaje es un proceso gradual y no lineal de modificación de ideas” (Justi, 2006, p. 182) y se debe practicar en el aula. Además, la construcción de modelos es una Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 54 herramienta importante para el aprendizaje significativo de la ciencia (Halloun, 2006; Moreira, Greca y Rodríguez, 2002) y un método clave para el cambio conceptual (Nersessian, 1999; Megalakaki y Tiberghien, 2011). Por último, nuestra propuesta didáctica, está en consonancia con lo expuesto por Windschitl y Thompson (2006), al considerar que el uso de modelos teóricos es una forma de generar preguntas de investigación y el posterior uso de argumentos para vincular las pruebas con esos modelos. Estos autores proponen que, para vincular la ciencia real con la escolar, se deben aplicar determinadas características a dicha actividad. Para lo cual, la investigación debe tener algún aspecto del mundo natural y una representación del fenómeno, es decir, el modelo. Este modelo debe incluir algunos aspectos teóricos (representar procesos, propiedades, relaciones). Además, los datos obtenidos para probar el modelo ayudarán a identificar patrones del mundo observable, que deberán ser validados a través del proceso de argumentación, afirmando o refutando las hipótesis sobre los procesos hipotéticos en el modelo original. Lo cual se engloba en nuestra propuesta didáctica. 55 Capítulo 3. METODOLOGÍA Este capítulo aborda la metodología que guía este estudio, la cual se basa en la investigación cualitativa, en concreto, en los estudios de caso. Elegimos este tipo de metodología porque nos permite dar respuesta a los objetivos de investigación, relacionados con los procesos de argumentación, indagación y modelización, del mismo modo que nos permite caracterizar los productos (argumentos, diseños experimentales y modelos) que elaboran los estudiantes durante su discurso en el laboratorio de ciencias. Este capítulo se divide en cinco secciones. En la primera se describen la investigación cualitativa y los estudios de caso. En la segunda se comenta el análisis del discurso. En la tercera sección, se especifica el contexto, los participantes y la toma de datos de la investigación. A continuación, cuarta sección, se abordan las consideraciones éticas que se tuvieron en cuenta para realizar el estudio. Para finalizar, en la quinta sección, se especifica cómo se realizó el proceso de análisis, definiendo las herramientas de análisis utilizadas para dar respuesta a los objetivos y a las preguntas de investigación. 3.1. INVESTIGACIÓN CUALITATIVA: ESTUDIO DE CASO El propósito de esta tesis es conocer el desempeño de los estudiantes mientras realizan la tarea, conocer sus destrezas de argumentación, indagación y modelización. Para ello, lo que nos interesa analizar en profundidad es cómo los estudiantes, trabajando en pequeño grupo, utilizan sus habilidades de argumentación, indagación y modelización para dar respuesta al problema planteado. Por ello, la metodología a emplear es de tipo cualitativo. Según Denzin y Lincoln (2000) este tipo de investigación consiste en “una aproximación interpretativa y naturalista al mundo. Esto significa que los investigadores cualitativos estudian los fenómenos en sus contextos locales, intentando darle sentido o interpretarlos en función de Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 56 los significados que las personas les dan” (p. 3). Nos decidimos por este tipo de metodología porque lo que pretendemos es interpretar las interacciones orales de los estudiantes en el contexto real de aula/laboratorio y sus producciones escritas. En concreto, dentro de la metodología cualitativa esta investigación es un estudio de caso, que consiste en un estudio descriptivo e interpretativo (Pérez Serrano, 1994) en profundidad de una o varias unidades muestrales (Álvarez y San Fabián, 2012). Son estudios de hechos determinados, en los que se trata de comprender los procesos por los que se producen ciertos fenómenos (Martínez, 2006), es decir, la información obtenida permite al investigador comprender y reflejar los elementos de una situación a la que da significado (Walker, 1983). Yin (2003) considera que un estudio de caso es: “una investigación empírica sobre un fenómeno contemporáneo dentro de un contexto real, especialmente cuando los límites entre el fenómeno y el contexto no son evidentes” (p. 13). Nuestro estudio consiste en analizar las destrezas científicas de los estudiantes mientras intentan resolver un problema a partir de su discurso verbal. Los estudios de caso no permiten extrapolar los resultados a toda la población, por eso se dice que no son generalizables (Yacuzzi, 2005; Cohen, Manion y Morrison, 2007), ya que se estudia un solo caso o unos pocos en profundidad (Stake, 2005). En particular y siguiendo la nomenclatura de Stake (2005), nuestra investigación sería un estudio de caso colectivo, porque nuestro interés no radica en generalizar los resultados a toda la población, lo que pretendemos es tratar de conocer qué y cómo los grupos estudiados desempeñan los procesos de argumentación y modelización en la resolución del problema planteado. Con el fin de validar nuestra investigación utilizamos la estrategia de la triangulación de las fuentes de datos, donde “el esfuerzo por ver si aquello que observamos y de lo que informamos contiene el mismo significado cuando lo encontramos en otras circunstancias” (Stake, 2005, p. 17). En nuestro caso, esta triangulación se realizó recolectando datos de tres fuentes: audiovisual (grabaciones en vídeo y grabaciones en audio), escrita (informes de los estudiantes) y notas de campo de la investigadora. Además, para reafirmar esta validez, tal como indica Stake (2005), otros investigadores (dos directores de tesis) contrastaron los análisis hasta lograr un acuerdo entre las tres partes. Capítulo 3: Metodología 57 3.2. ANÁLISIS DEL DISCURSO Para conocer las destrezas de los estudiantes, se presta atención al discurso oral que éstos emplean, es decir, se realiza un análisis del discurso natural de los estudiantes mientras realizan una actividad de laboratorio. Gee y Handford (2012) definen el análisis del discurso como “el estudio del lenguaje en uso. Es el estudio de los significados que les damos al lenguaje y a las acciones que realizamos cuando empleamos el lenguaje en contextos específicos” (p. 1). Teniendo en cuenta esta definición, el discurso de los estudiantes se convierte en la clave del análisis, ya que a partir de las interacciones entre ellos podemos identificar los conocimientos y capacidades que tienen mientras resuelven el problema. Siguiendo a Lemke (1997) lo que les pedimos a los estudiantes mientras desarrollan este tipo de tareas es que “hablen ciencias”, lo cual para este autor significa hacer ciencia por medio del lenguaje, es decir, “observar, describir, comparar, clasificar, analizar, discutir, formular hipótesis, teorizar, cuestionar, desafiar, argumentar, diseñar experimentos, seguir procedimientos, juzgar, evaluar, decidir, concluir, generalizar, presentar informes, escribir, dar conferencias, y enseñar en y por el lenguaje de la ciencia” (p. ix). Para fomentar el “hablar ciencias” decidimos disponer a los estudiantes en pequeños grupos, lo que favorece que intercambien ideas entre iguales, y nos posibilita el acceso a sus razonamientos (Kelly, Regev y Prothero, 2007). Estas comunidades de aprendizaje están caracterizadas porque todo el grupo debe estar involucrado en un esfuerzo colectivo de entendimiento (Bielaczyc y Collins, 1999). Estos mismos autores explican que todos los miembros de la comunidad comparten esfuerzos individuales para alcanzar una visión más profunda del objeto de estudio, al mismo tiempo que son protagonistas de su aprendizaje, lo que nos permite implicar a los estudiantes en la tarea. Como indica Kelly (2008) “la enseñanza y el aprendizaje se producen a través de procesos construidos a través del discurso y la interacción” (p. 443). El procedimiento para el análisis del discurso se basa en el estudio de las intervenciones de los estudiantes (vídeo y audio), que posteriormente se transcribieron y de los informes escritos, este proceso se detalla en el apartado 3.6. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 64 En la propuesta didáctica, que se comenta en el siguiente capítulo, se diferencian dos tipos de pruebas que los estudiantes pueden emplear para justificar sus conclusiones, al integrar los datos en sus justificaciones: 1. Empíricas, proceden de la observación de los experimentos realizados por ellos mismos. Corresponderían a los datos de primera mano según Hug y McNeill (2008) 2. Teóricas, cuando los estudiantes emplean sus conocimientos teóricos o la información de la hoja de ayuda, correspondiendo esta hoja de ayuda con los datos de segunda mano siguiendo con estos autores. Para analizar la calidad de los argumentos se tienen en cuenta las aportaciones de los estudios sobre la calidad de argumentación comentados en el marco teórico. De este modo, los criterios para determinar la calidad de los argumentos de los estudiantes son dos: a) El uso de pruebas apropiadas, es decir, si apelan a algún hecho o principio científico (McNeill y Krajcik, 2008) coherente con el enunciado del problema planteado, esto es, si son pruebas que se relacionan con la causa de la detención de las reacciones. Para ello se tiene en cuenta la resolución del problema llevada a cabo por la investigadora, o lo que es lo mismo, el referencial desarrollado a tal efecto (detallado en el apartado 4.6). Las pruebas serán no apropiadas si justifican empleando contenidos científicos de forma errónea, o si el contenido científico que contempla no está relacionado con las causas por las que se detienen las reacciones. b) La estructura del argumento puede ser: sencilla, cuando están formados por los tres elementos principales (datos, justificaciones y conclusión) o compleja, cuando además de estos tres elementos principales, utilizan otros como respaldos, condiciones de excepción, refutación, etc. Considerando ambos criterios se elaboró la rúbrica que se muestra en la tabla 3.2, en la que se establecen 3 niveles de calidad de los argumentos: baja, que corresponde a dos combinaciones: argumentos con estructura compleja y pruebas no apropiadas o bien estructura sencilla y pruebas no apropiadas; media, argumentos con estructura sencilla y pruebas apropiadas; y alta, argumentos con estructura compleja y pruebas apropiadas. En cuanto a la calidad de las líneas argumentativas, va acompañada del uso de pruebas apropiadas, pues si las pruebas que emplean en los argumentos justifican la causa de la Capítulo 3: Metodología 65 detención de las reacciones, esto es, son apropiadas, derivarán en conclusiones acordes con el enunciado del problema, de modo que consideraremos la línea argumentativa adecuada. En cambio, si las pruebas no son apropiadas la línea argumentativa será no adecuada para la solución del problema. Tabla 3.2: Rúbrica de la calidad de la argumentación de los estudiantes Nivel de calidad de argumentación Criterios Alta Estructura compleja con pruebas apropiadas Media Estructura sencilla con pruebas apropiadas Baja Estructura compleja con pruebas no apropiadas Estructura sencilla con pruebas no apropiadas 3.5.2. Análisis de indagación Para analizar el proceso de indagación se emplea, como herramienta de análisis, una modificación del modelo de las etapas de investigación del proyecto APU (Assesment of Performance Unit, 1984, tomado de Qualter et. al, 1990, y de Albaladejo y Caamaño, 1992). Estas etapas nos sirven en nuestro propósito de evaluar los procedimientos experimentales que siguen los estudiantes para la resolver del problema (figura 3.2). A continuación, se describen las etapas de la investigación según este proyecto, basándonos en lo indicado por Caamaño (2003, 2011b), e indicando su correspondencia con nuestra actividad: Percepción del problema, en esta fase los estudiantes deben darse cuenta de cuál es el problema que deben resolver. En nuestro caso, ser conscientes de que deben realizar experimentos para comprobar las causas por las que se detienen las reacciones. Reformulación, en la cual los estudiantes deben formular sus hipótesis. En nuestra propuesta didáctica, deberían ser capaces de formular hipótesis rivales, para comprobar cuál de los componentes, enzima o sustrato, implicados en las reacciones producidas en la Act.1 “Acción catalítica de los enzimas” ocasiona la detención de las reacciones. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 66 Una característica que nos parece relevante en este análisis es si las hipótesis son pertinentes o no. Así, consideraremos la hipótesis pertinente siempre que aborde el problema planteado (por qué se detienen las reacciones), mientras que si se centran en otro problema (por ejemplo, la velocidad de las reacciones) será considerado como no pertinente. Esto está relacionado con la adecuación de las líneas argumentativas, es decir, si la conclusión de 1er nivel o hipótesis es pertinente cabe esperar que esté englobada en una línea argumentativa adecuada. Planteamiento del experimento, es la fase en la que los estudiantes deben diseñar los experimentos que consideren oportunos para contrastar sus hipótesis. Para ello deben identificar las variables que son significativas para sus experimentos y controlarlas a hora de realizar dichos experimentos. Además, también deben establecer los criterios de medida de los resultados, es decir, la toma o recogida de datos. En nuestro estudio, cuando hablamos de identificación de variables, nos referimos a la identificación por parte de los estudiantes de dos variables independientes en concreto: a) la actividad frente a la inactividad del enzima (consideraremos válido que los estudiantes hagan referencia a esta variable indicando “se acabó el enzima”) y b) la presencia frente a la ausencia de sustrato (“se acabó el sustrato”), ya que no se exige que controlen otras variables, como temperatura y pH que puedan alterar los resultados. En la hoja de ayuda, como información, sí se incluyen las variables que afectan a las reacciones enzimáticas. En cuanto a la variable dependiente es la producción de reacción (identificable por burbujeo) que se produce al juntarse los reactivos implicados. La toma de datos se realiza mediante observaciones de si se produce o no reacción. El criterio de medida sería: a) si se produce burbujeo, entonces hay reacción, b) si no se produce burbujeo, entonces no hay reacción y c) a mayor burbujeo, mayor velocidad de reacción. Realización del experimento, en esta fase deben seguir sus diseños experimentales y proceder a la toma de los datos previstos. La denominación de los experimentos que realizan se corresponde con la denominación de la hipótesis que pretenden contrastar, por ejemplo: el Exp.A3 se corresponde con la Hip.A3. Registro de los datos, en ningún momento se les pide explícitamente que registren los datos en tablas o que realicen gráficos, aunque deben realizar algún tipo de anotación en el informe Capítulo 3: Metodología 67 que les pedimos que elaboren para emplear estos datos como pruebas en sus argumentos tanto orales como escritos. Interpretación de datos y establecimiento de conclusiones, esta fase implica la interpretación de los datos obtenidos. Cuando los resultados que obtienen son los esperados aceptarán su hipótesis, sin embargo, cuando los resultados obtenidos no son los esperados, cabe esperar que rechacen su hipótesis (o conclusión de 1er nivel), aunque como ya se ha comentado, los estudiantes al obtener datos que no son acordes con su hipótesis inicial podrían rechazarlos (Chinn y Brewer, 1998). Evaluación, en esta fase, a la vista de los resultados obtenidos y las conclusiones a las que llegan, deben evaluar si sus diseños y experimentos son suficientes para resolver el problema, o bien, si son insuficientes, deben realizar una nueva investigación. Es decir, deben valorar si sus experimentos permiten explicar la detención de las reacciones. Resolución, en el esquema original del proyecto APU se habla de solución, lo cual se ha adaptado para nuestro análisis de indagación pues hablamos de resolver el problema y no de la solución del mismo, porque consideramos que el término solución implica llegar a la “verdadera/única” solución del problema. Sin embargo, en la actividad propuesta los estudiantes pueden llegar a obtener varias soluciones aceptables de ahí que se utilice el término resolución del problema. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 68 PROBLEMA Percepción REFORMULACIÓN Formulación de hipótesis PLANTEAMIENTO DEL EXPERIMENTO •Diseño de experimentos para comprobar sus hipótesis •Identificación de variables •Control de variables •Criterios de medida REALIZACIÓN DEL EXPERIMENTO •Procedimiento REGISTRO DE DATOS No se pide EVALUACIÓN •Resultado •Métodos RESOLUCIÓN Reformulación posterior Cambio en el diseño Cambio en la técnica INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS Y CONCLUSIONES Figura 3.2: Proceso de indagación referencial para la resolución del problemas (APU, 1984, tomado de Caamaño, 2011b) Capítulo 3: Metodología 69 Para analizar la calidad del proceso de indagación llevado a cabo por los estudiantes, lo comparamos con el protocolo referencial de resolución (que se comenta en el apartado 4.6). El criterio para establecer la calidad del proceso se basa en si formulan una hipótesis pertinente o no para la resolución del problema y si diseñan un experimento coherente o no con la hipótesis formulada según las preguntas de investigación planteadas. Así, consideramos tres categorías (tabla 3.3): a) Nivel bajo, la hipótesis que formulan no es pertinente o no formulan hipótesis; b) nivel medio, formulan una hipótesis pertinente, pero plantean un experimento no coherente con la hipótesis; y c) nivel alto, la hipótesis es pertinente y plantean un experimento coherente con la hipótesis. Tabla 3.3: Rúbrica para el análisis de la calidad de la indagación de los estudiantes Nivel de calidad de indagación Criterios Alta Hipótesis pertinente Planificación de un experimento coherente con la hipótesis Media Hipótesis pertinente Planificación de un experimento no coherente con la hipótesis Baja Hipótesis no pertinente No formulan hipótesis 3.5.3. Análisis de la modelización Para analizar el proceso de modelización utilizamos como herramienta de análisis el diagrama para el modelo de modelización (MMD) creado por Justi y Gilbert (2002). Este esquema (figura 2.3) está dividido en fases unidas por flechas bidireccionales que indican la gran interactividad entre las partes que conforman el proceso de modelización. Puesto que el MMD está concebido para la modelización individual hubo que adaptarlo a la modelización en grupos, de forma que se pudiese reconstruir cómo tuvo lugar este proceso en cada grupo analizado. Para ello tuvimos en cuenta las modificaciones incluidas en el MMD llevadas a cabo por Blanco Anaya, Justi y Díaz de Bustamante (en prensa). Además se Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 70 incluyeron características de cada etapa correspondientes a nuestra propuesta didáctica. Así, resulta el diagrama adaptado que se muestra en la figura 3.3. El diagrama que se presenta en la figura 3.3 es el referencial el cual será adaptado para cada grupo, es decir, los diagramas que se presentan en el apartado de resultados representan las conexiones entre las etapas del proceso que tuvieron lugar dentro cada grupo. La relación entre las etapas propuestas por Justi y Gilbert (2002) y el proceso de modelización que requiere nuestra propuesta didáctica se resumen en la tabla 3.4. Así, el proceso comienza con definir los objetivos, es decir, conocer el motivo por el que se construye el modelo. En nuestro caso, los estudiantes han entender que deben elaborar un modelo que les permita explicar las causas por las que se detienen las reacciones enzimáticas (agua oxigenada y hígado; agua oxigenada y patata). En concreto, deben entender que tienen que elaborar un modelo de interacción enzima-sustrato. Una vez definidos los objetivos, a partir de a) la experiencia que tienen con el ‘objeto’ a modelar, que parte de la realización de la Act.1 “Acción catalítica dos enzimas” y b) la selección del ‘origen’ del modelo, que viene de la mano de la observación de la detención de las reacciones ocurridas en la Act.1 y de la interpretación de la hoja de ayuda sobre los enzimas, se espera de ellos que elaboren un modelo mental, que al ser intrínseco al individuo no podemos acceder a él, por eso sólo podemos interpretar sus modelos cuando los expresan en alguna forma de representación. En la tarea propuesta, la forma de representarlos es verbal, gestual y gráfico (icónico), lo que conocemos como modelo expresado individual. Por tanto, la siguiente etapa en nuestro diagrama será la elaboración de un modelo expresado/consensuado del grupo, el cual engloba el modelo expresado de cada integrante, unas veces será el modelo expresado individual de un componente del grupo aceptado por el resto del grupo y otras veces será elaborado por los componentes del grupo (Mendonça y Justi, 2011). Capítulo 3: Metodología 71 Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 72 De esta forma, el siguiente paso consistirá en realizar experimentos mentales que, con relación a la tarea, consistirán en elaborar hipótesis contrastables para demostrar las causas por las que se detuvieron las reacciones de la Act.1. Estos experimentos mentales los podemos interpretar siempre y cuando los expresen de alguna forma. Así, cuando consideran que obtienen un resultado incorrecto de estos experimentos mentales, deberán modificar su modelo (o hipótesis). En el caso de considerar que los resultados de sus experimentos mentales sean correctos, pasarán a la siguiente etapa del proceso, planificar y llevar a cabo pruebas experimentales, en la que deben planificar y realizar los experimentos acordados por el grupo, interpretar los resultados obtenidos y llegar a conclusiones. Entonces, si interpretan que los resultados son incorrectos, rechazarán o modificarán el modelo para elaborar uno nuevo, cerrando uno de los ciclos del proceso de revisión de modelos, hasta que consideren un resultado correcto. Así, podrán considerar su objetivo alcanzado, para el cual deberán considerar el rango de validez y las limitaciones del modelo, esto es, comprobar si su modelo permite explicar el problema planteado o si con él se logró el objetivo para el cual fue elaborado. Capítulo 3: Metodología 73 Tabla 3.4: Correspondencia entre las etapas del MMD, propuesto por Justi y Gilbert (2002), con el proceso de modelización requerido por las actividades: Act.2 ¿Por qué paró la reacción con el hígado? y Act.3 ¿Por qué paró la reacción con la patata? Pasos Definición del proceso (Justi y Gilbert, 2002) Correspondencia con las actividades 2 y 3 Definir los objetivos Establecer el objetivo por el que se construye el modelo - Entender que deben elaborar un modelo que les permita explicar las causas por las que se detienen las reacciones enzimáticas. Tener experiencias con el “objeto” a modelar Experiencias que la persona ya tiene o que pasa a tener con el objeto a modelar. - Realización de la Act.1 en la primera sesión de la propuesta didáctica. Seleccionar el “origen” del modelo Selección de aspectos de la realidad que se usarán para describir el objeto a modelar, por ejemplo, analogías. - Interpretar la información proporcionada en la hoja de ayuda sobre los enzimas. - Observación de la detención de las reacciones ocurridas en la Act.1. Elaborar un modelo mental individual A partir de los pasos anteriores, el individuo elabora un modelo mental inicial - Elaborar el modelo mental de la interacción enzima-sustrato. Expresar usando alguna de las formas de representación Elaborar un modelo expresado individual Decidir la forma de representación individual más adecuada. - Expresar de alguna forma el modelo mental individual Modelo expresado/ consensua do Decidir la forma de representación más adecuada. La cual se relacionará de forma cíclica con el modelo mental siempre que el modelo expresado requiera hacer modificaciones en el modelo mental. - Elaborar un modelo consensuado del grupo utilizando los datos, expresando sus justificaciones y sus conclusiones. - Reelaborar sus modelos mentales si necesitan modificarlos. Llevar a cabo experimentos mentales Estos experimentos consisten en plantearse la pregunta ¿qué pasaría sí? Y se idean con la intención de comprobar o convencer a otros de la validez de una hipótesis. -Elaborar hipótesis contrastables para demostrar las causas por las que se detuvieron las reacciones de Act.1. Ej.: “Si se acaba el enzima, entonces al añadirle más agua oxigenada no habrá reacción” Planificar y llevar a cabo pruebas experimentales Los experimentos son actividades prácticas, seguidas por la recogida y análisis de los datos. - Planificar y realizar los experimentos acordados en el grupo. - Interpretar los resultados. - Llegar a conclusiones. Considerar el rango de validez y las limitaciones del modelo El modelo pudo ser elaborado con éxito o pudo ser fallido (requiere o bien modificar el modelo mental o sino rechazar el modelo mental y regresar al comienzo del proceso de modelización). - Comprobar en qué medida su modelo permite explicar el problema planteado. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 80 1467/2007 de 2 de noviembre, por el que se establece la estructura del bachillerato y se fijan sus enseñanzas mínimas (MEC, 2007a) y el Real Decreto 1631/2006 de 29 de diciembre, por el que se establecen las enseñanzas mínimas correspondientes a la Educación Secundaria Obligatoria (ESO) (MEC, 2007b), no se introduce el concepto de enzima hasta 2º de Bachillerato, aunque se puede encontrar algún libro de 3º de ESO en el que se mencionan e incluso se plantea alguna actividad de laboratorio, como es el caso del texto de Ed. Bruño (Panadero, Fuente, González, Lozano y Ramos, 2000) en el que se comprueba el efecto de la temperatura sobre una reacción química catalizada por el enzima catalasa (la misma enzima de la actividad propuesta). No obstante, a pesar de que el tema de enzimas no está incluido en el currículo de 4º de ESO, nos propusimos implementar la actividad en este curso basándonos en que tanto el Real Decreto 1631/2006 (MEC, 2007b) como el Decreto 133/2007, de 5 de julio, por el que se regulan las enseñanzas de la educación secundaria obligatoria en la Comunidad Autónoma de Galicia (Xunta de Galicia, 2007) indican que los estudiantes, durante la etapa de enseñanza obligatoria, deben adquirir las estrategias relacionadas con la métodología científica. Siguiendo esto, la actividad se engloba dentro del bloque 1 “contenidos comunes”, cuyos contenidos, abordados en la actividad (tabla 4.1), están relacionados con el desarrollo de la competencia científica por parte de los estudiantes. Asimismo, con la actividad propuesta se contribuye a los objetivos indicados en el Decreto 133/2007 (Xunta de Galicia, 2007): “2. Aplicar, en la resolución de problemas, estrategias coherentes con los procedimientos de las ciencias, tales como la discusión del interés de los problemas planteados, la formulación de hipótesis, la elaboración de estrategias de resolución y de diseños experimentales, el análisis de resultados, la consideración de aplicaciones y repercusiones del estudio realizado y la búsqueda de coherencia global. 3. Comprender y expresar mensajes con contenido científico utilizando diferentes lenguajes como oral, escrita, gráfica, icónica, multimedia, etc. con propiedad, así como comunicar a otros argumentaciones y explicaciones empleando los conocimientos científicos.” (p. 12.052). Por lo tanto, en esta investigación no se trata de que los estudiantes aprendan aspectos relevantes de la termodinámica de las reacciones catalizadas por enzimas, sino que apliquen Capítulo 4: Diseño de la actividad 81 el modelo relativamente simple (figura 4.3), para indagar sobre el funcionamiento de las reacciones químicas, que les permita diseñar los experimentos oportunos para obtener pruebas con las cuales explicar los fenómenos observados durante la actividad. Con todo ello, consideramos que se contribuye, principalmente, a la adquisición de la competencia científica. Tabla 4.1: Contenidos comunes de 4º curso de ESO de la materia Biología y Geología (Decreto 133/2007, Xunta de Galicia, 2007). Bloque 1. Contenidos comunes. Utilización de estrategias propias del trabajo científico, mediante la propuesta de problemas y sencillas investigaciones, discusión de su interés, análisis de variables que intervienen, formulación de hipótesis, planificación de experiencias, organización de los datos, interpretación de resultados y comunicación de conclusiones. Interpretación de informaciones de carácter científico y contraste de estas informaciones para formar una opinión propia y expresarse adecuadamente. Elaboración de argumentaciones y explicaciones sobre hechos, observaciones o resultados experimentales, empleando modelos científicos adecuados 4.4. DISEÑO DE LA ACTIVIDAD La actividad está diseñada para 4º de ESO para lo cual se tuvo en cuenta: 1) Las prácticas científicas que pretendemos que desarrollen los estudiantes, que son la argumentación, la indagación y la modelización. 2) Las capacidades de los estudiantes, según Shayer y Adey (1986), que se detallan en el apartado 4.7. 3) Los contenidos correspondientes a la materia de Ciencias de la Naturaleza del Real Decreto 1631/2006 de 29 de diciembre, por el que se establecen las enseñanzas mínimas correspondientes a la Educación Secundaria Obligatoria (ESO) (MEC, 2007b) y del Decreto 133/2007, do 5 de xullo, polo que se regulan as ensinanzas da educación secundaria obrigatoria na Comunidade Autónoma de Galicia (Xunta de Galicia, 2007). Ambos vigentes en el momento de la realización del estudio. Con relación al punto 3, los contenidos de ciencias de la naturaleza, hallamos que se puede encuadrar nuestra tarea en el bloque común de cada uno de los cuatro cursos de ESO, pero considerando la complejidad de la misma, hemos decidido desarrollarla en el cuarto curso, al considerar que el desarrollo mental de los alumnos es adecuado para llevarla a cabo, es decir, las capacidades de los estudiantes, como se comenta en el apartado 4.7. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 82 Principios de diseño Con el fin de promover las prácticas científicas, debemos tener en cuenta unos principios de diseño que consideramos comunes tanto para la argumentación, como para la indagación y la modelización. Estos principios los expone Jiménez Aleixandre (2008) para promover la argumentación, aunque consideramos que son transferibles a todas las prácticas científicas implicadas en nuestra tarea. Estos principios son: a) El papel del estudiante debe ser activo, es decir, ellos deben ser los productores del conocimiento, y no simples oyentes de una explicación. Así ocurre cuando tienen que emplear el modelo de enzima-sustrato para conseguir determinar las causas por las que se detienen las reacciones. b) El papel del docente en esta actividad pasa a ser el de mediador, puesto que se les pide a los estudiantes que sean los protagonistas de la tarea. En las ocasiones en las que demandan ayuda, se les aporta en la medida de lo posible, sin solucionarles el problema. c) Las actividades de aprendizaje deben ser de preguntas abiertas, como es el caso de la segunda parte de la actividad, en la cual los estudiantes deben argumentar y discutir, utilizando el modelo aportado para resolver el problema planteado. 4.5. DESCRIPCIÓN DE LA ACTIVIDAD La actividad propuesta está centrada en un proceso enzimático, concretamente la descomposición del peróxido de hidrógeno “in vitro” catalizada por el enzima catalasa contenido en muestras animal (hígado) y vegetal (patata), ambos frescos. El objetivo de esta actividad es determinar las posibles causas por las que las reacciones del agua oxigenada con el hígado y el agua oxigenada con la patata se detienen después de transcurrido un cierto tiempo. Los contenidos implicados son: la reacción de descomposición que se produce cuando interaccionan el enzima (catalasa) y el peróxido de hidrógeno (H2O2, agua oxigenada en lo sucesivo) y, su velocidad de reacción. El agua oxigenada es un subproducto de las reacciones químicas que se producen en las células vivas (Welch et al., 1972) que, por ser tóxico, debe ser eliminado inmediatamente. Esta reacción química se produce en las células mediante la acción del enzima que acelera la reacción, descompone el peróxido de hidrógeno para producir rápidamente agua y oxígeno, que son sustancias inocuas para las células: 2 H2O2(ac) catalasa → 2 H2O(l) + O2(g) Capítulo 4: Diseño de la actividad 83 Antes de comenzar la actividad se explicó a los estudiantes el modelo escolar (figura 4.3) genérico para cualquier reacción catalizada por un enzima, donde E representa al enzima, S al sustrato, ES al compuesto intermedio, denominado complejo enzima-sustrato y P al producto de la reacción. Figura 4.2: Representación del modelo escolar de la interacción enzima sustrato. En el modelo se considera que el proceso se produce en dos pasos. En el primero, el enzima (E) debe unirse a una molécula de sustrato (S), formando el complejo enzima-sustrato (ES); en el segundo paso, se obtiene el producto (P) y el enzima queda libre para poder actuar de nuevo sobre el sustrato (S), es decir, se libera después de la transformación del sustrato en producto. Consideramos que este modelo escolar coincide con lo que Halloun (2006) denomina modelo básico, suficientemente simple para facilitar el aprendizaje de conceptos y principios fundamentales, que además proporciona herramientas y habilidades básicas de la investigación científica. Este modelo básico se construirá a partir de un modelo subsidiario, más simplificado y familiar para el estudiante, y servirá para la construcción de otros modelos más complejos de la teoría. Asimismo, opinamos igual que López, Balbuena y Hernández (2015), que la información que se da a los estudiantes sobre la catalasa debe estar en función del nivel de escolaridad. Así, en el curso escogido para nuestra investigación y la edad de los estudiantes, la reacción de la catalasa con el peróxido de hidrógeno les lleva a usar conceptos como: catalizador, enzima, sustrato, complejo enzima-sustrato y producto. La tarea propuesta (anexo I) está dividida en dos partes: En la primera parte, denominada Act.1: “Acción catalítica de los enzimas”, los estudiantes tienen que realizar una actividad de observación, que consiste en introducir en tres tubos de ensayo cantidades equivalentes de arena, de hígado y de patata, en los que previamente introdujeron una cantidad concreta de agua oxigenada. A continuación, deben inferir el efecto del enzima a partir de la observación del burbujeo que se produce: a) si no se produce burbujeo (caso del tubo con arena) es que no hay reacción (aunque de hecho sí se produce Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 84 espontáneamente, pero a una velocidad tan lenta que no se aprecia) y b) si se produce burbujeo (caso del hígado y la patata) se produce reacción catalizada por el enzima y deben estimar las velocidades de reacción según una escala subjetiva basada en el desprendimiento de burbujas, es decir, a mayor velocidad en el desprendimiento de burbujas mayor velocidad de reacción. Por tanto, las destrezas que tienen que utilizar en esta parte de la actividad son la interpretación de los datos empíricos, para obtener las datos de primera mano (Hug y McNeill, 2008). En la figura 4.3 mostramos la representación de esta actividad con un diagrama de flujo. Figura 4.3: Diagrama de flujo de la Act. 1: “Acción catalítica de los enzimas”. Esta primera parte se proyecta para familiarizar a los estudiantes con el material, la reacción y su cinética. Como puntualizan Jiménez, Llobera y Llitjós (2005), realizar una primera práctica cerrada es útil para ayudar al alumnado a completar la siguiente tarea abierta. Además, haciendo esta primera actividad se obtiene el material para la realización de la segunda parte de la tarea. En la segunda parte, se plantea un problema doble: Act.2: “¿Por qué paró la reacción con el hígado?” Act.3: “¿Por qué paró la reacción con la patata?” Como ya se comentó, para ayudarles en la resolución del problema se les entregó como apoyo teórico una hoja de ayuda (anexo II), donde se les explica, de forma resumida, el funcionamiento de los enzimas, sus propiedades y los factores que les afectan, así como la Identificar el material Medir un volumen de agua oxigenada Introducir una cantidad de hígadoIntroducir una cantidad de arena Introducir una cantidad de patata Observar la reacción Cuantificar las velocidades Capítulo 4: Diseño de la actividad 85 representación del modelo escolar de la interacción que se produce entre el enzima y el sustrato (figura 4.2). Para la resolución de la segunda parte de la actividad, lo primero que tienen que hacer es percibir el problema a resolver, por lo que deben comprender la forma de actuar de los enzimas apoyándose en la explicación teórica del funcionamiento de los enzimas y en la hoja de ayuda. En el siguiente paso deben formular hipótesis para comprobar cuál de los componentes de las reacciones producidas en la Act.1 se acaba, provocando la detención de la reacción. Para contrastar las hipótesis deben, acordar entre todos cuál es la estrategia que van a seguir, planificar los experimentos que van a realizar y qué materiales van a usar. Además, deben predecir lo que puede pasar al realizar esos experimentos. Por eso, antes de realizar cualquier experimento, les pedimos que redacten en el informe sus hipótesis, los experimentos que van a hacer y las predicciones de lo que puede pasar. Por último, deben realizar los experimentos acordados, observar los resultados, interpretarlos y redactar un informe con los resultados y las conclusiones, indicando si aceptan o no su hipótesis. Resumiendo, en esta actividad deberían seguir el referencial de las etapas de investigación (APU, 1984): a) Percepción el problema, b) formulación de hipótesis, c) planteamiento del experimento, d) realización del experimento, e) interpretación de los datos y conclusiones, y f) evaluación y comunicación de los resultados. Por ello, observando las destrezas de indagación que tienen que desarrollar los estudiantes, establecemos el grado de apertura de la propuesta didáctica teniendo en cuenta la clasificación de Herron (1971, citado por Millar, Tiberghien y Maréchal, 2003), que se muestra en la tabla 4.2. Así, la primera parte estaría en el nivel 1, porque el problema y los procedimientos se dan en el planteamiento, pero las conclusiones tienen que aportarlas los estudiantes; mientras que la segunda parte presentaría un nivel 2 de apertura, ya que a los estudiantes se les proporciona el problema, pero los procedimientos y las conclusiones tienen carácter abierto, es decir, son los estudiantes los que tienen que establecer el procedimiento para la resolución del problema y comunicar las conclusiones que consideren válidas. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 86 Tabla 4.2: Análisis de la apertura de la propuesta didáctica empleando el Inventario del Nivel de Indagación en el Trabajo Practico (ILI) de Herron, (1971, citado por Millar, Tiberghien y Maréchal, 2003). ACTIVIDADES Problemas Procedimientos Conclusiones Nivel Act. 1: Acción catalítica de los enzimas se da se da abierto 1 Act. 2: ¿Por qué paró la reacción con el hígado? se da abierto abierto 2 Act. 3: ¿Por qué paró la reacción con la patata? se da abierto abierto 2 4.6. REFERENCIAL DE RESOLUCIÓN DE LOS PROBLEMAS El doble problema propuesto es de carácter abierto, es decir, son posibles varias respuestas. No obstante, la autora desarrolló una respuesta referencial al problema, tanto para comprobar las dificultades que podrían surgir en su resolución, como para establecer el marco de conocimiento para analizar los procedimientos llevados a cabo por los estudiantes. Seguidamente se describe todo el procedimiento desde la Act.1 hasta la última contrastación de las hipótesis: 4.6.1. Referencial para la Act 1 “Acción catalítica de los enzimas” Estimar las velocidades de las reacciones. Se lleva a cabo lo indicado en la Act.1., observando y tomando nota de la estimación de las velocidades de reacción de las tres muestras empleadas: arena, hígado y patata. Se les asigna un valor relativo (0= no hay reacción; 1= lenta; 2= moderada; 3= rápida, y 4= muy rápida), encontrando que la única muestra que no reacciona es la que contiene arena, las otras dos reaccionan, como consecuencia de la catálisis enzimática de la catalasa que contienen ambas muestras, estimando que la velocidad de reacción de la muestra que contiene hígado es más rápida y se detiene antes que la reacción producida con la muestra de la patata, por lo que consideramos que las velocidades estimadas podrían ser: arena 0, hígado 3 y patata 1 ó 2. Se dejan reposar hasta que se detienen por completo. En la figura 4.4 se muestra el procedimiento de realización de esta actividad. Capítulo 4: Diseño de la actividad 87 Figura 4.4: Procedimiento de realización de la Act.1 “Acción catalítica dos enzimas”. + Arena Agua oxigenada NO REACCIONA + Hígado Agua oxigenada REACCIONA + velocidad mucho burbujeo Patata + Agua oxigenada REACCIONA - velocidad poco burbujeo Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 88 4.6.2. Referencial de las Act.2 “¿Por qué paró la reacción con el hígado?” y Act.3 “¿Por qué paró la reacción con la patata?” Para poder realizar los experimentos de comprobación de las causas por las que se detuvieron las reacciones, debe esperarse a que paren de reaccionar. Se detiene antes la reacción con el hígado que con la patata. Antes de realizar ninguna comprobación establecimos las hipótesis, fijándonos en el modelo de referencia de la descomposición del agua oxigenada catalizada por el enzima catalasa (figura 4.5). Figura 4.5: Representación del modelo referencial de la descomposición del agua oxigenada catalizada por el enzima catalasa E= enzima, S= sustrato, P= producto La metodología experimental empleada consiste en decidir entre hipótesis rivales, realizando un experimento factorial que demuestre cual debe ser aceptada y cual refutada (Harré, 1986). a) Formulación de Hipótesis Como se comprueba en la figura 4.6, para que se produzca la reacción es necesaria la presencia de enzima funcional (E) y de sustrato (S). Son las dos variables independientes que intervienen en el experimento, que pueden tomar cada una de ellas dos valores (1,0): que esté presente será 1 y que esté ausente será 0. La variable dependiente es la producción de la reacción, identificable por el burbujeo (B) que produce el oxígeno al desprenderse, que puede tomar también dos valores (1,0): producción de burbujeo será 1 y no burbujeo será 0. En la tabla 4.3 se representa la relación de los estados o valores de las variables implicadas en la reacción. Tabla 4.3: Relación entre las variables implicadas en la reacción de la descomposición del agua oxigenada catalizada por la catalasa Variable independiente (enzima) Variable independiente (sustrato) E (1) E (0) S (1) B (1) B (0) S (0) B (0) B (0) E + S E + P catalasa H2O2catalasa H2O ½ O2 + + + Capítulo 4: Diseño de la actividad 89 Por tanto, la condición para que se detenga la reacción es la ausencia de al menos uno de los componentes implicados en la reacción. En consecuencia, las hipótesis rivales que se formulan son: Hip a.- se acabó el sustrato, es decir, agua oxigenada (H2O2); el líquido que queda en el tubo es fundamentalmente agua (H2O). El enzima catalasa está presente y es funcional. Hip b.- el enzima catalasa se desnaturalizó, se estropeó y ya no funciona. En el tubo queda sustrato (H2O2) sin descomponer. Hip c.- se acabaron los dos componentes de la reacción. Hip. d.- los dos componentes de la reacción siguen presentes. b) Criterios de contrastación Como consecuencia de estas hipótesis, los criterios empleados hacen referencia a la necesidad de incorporar el elemento que falta en el sistema detenido (tubo de ensayo) para que se produzca la reacción. Por ello, para contrastar la Hip. a.- se acabó el sustrato, lo que ha de añadirse es sustrato y, si al añadirlo se produce la reacción, se acepta la hipótesis; en caso contrario, si no recomienza la reacción habrá que refutar esta hipótesis (por tanto, si hay reacción se acepta y si no la hay se refuta). Para contrastar la Hip. b.- el enzima catalasa se desnaturalizó, lo que hay que añadir al sistema (tubo de ensayo) detenido, es enzima. Si al añadirlo se reproduce la reacción, hay que aceptar la Hip. b. En el caso de que no recomience la reacción, lo que hay que hacer es rechazar la Hip. b (si hay reacción se acepta Hip. b, y si no la hay se refuta). En la tabla 4.4 se muestran los criterios de contrastación de las hipótesis. Tabla 4.4: Criterios de contrastación de las hipótesis formuladas Hipótesis a contrastar Experimento de contrastación Criterio de contrastación Hip a E (1) S (0) 0 + S Si reacciona se acepta la hipótesis correspondiente. Si no reacciona se refuta la hipótesis correspondiente. Hip b E (0) S (1) + E 0 Hip c E (0) S (0) + E + S Hip d E (1) S (1) 0 0 II RESULTADOS 99 Capítulo 5. RESULTADOS Los resultados de esta tesis se presentan en este capítulo, en el que se pretende dar respuesta a los tres objetivos de investigación. En concreto, a sus correspondientes preguntas de investigación. Objetivo 1: Caracterizar la calidad del proceso de argumentación que siguen los estudiantes mientras resuelven el problema planteado. Entendemos que el proceso de argumentación es determinante para conocer si las conclusiones a las que llegan son coherentes con los datos de los que parten y si son pertinentes para resolver el problema. 1ª pregunta de investigación: ¿Cuál es la calidad de los argumentos que emplean los estudiantes en la resolución del problema?, se analizan la estructura de los argumentos y en qué medida las pruebas empleadas son apropiadas. 2ª pregunta de investigación: ¿En qué medida las líneas argumentativas les llevan a conclusiones acordes con el enunciado del problema?, se analiza cómo usan pruebas para apoyar sus conclusiones. Objetivo 2: Caracterizar la calidad del proceso de indagación que siguen los estudiantes mientras resuelven el problema planteado. A lo largo del proceso de indagación deben acordar, a través de la argumentación, los diseños experimentales que planifican y ejecutan para contrastar las hipótesis que establecen. 3ª pregunta de investigación: ¿En qué medida las hipótesis que formulan son pertinentes para resolver el problema?, para responder a esta pregunta analizamos si Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 100 las hipótesis que formulan están enfocadas a dar una respuesta al porqué se detienen las reacciones, si no es así, se considera que la hipótesis no es pertinente. 4ª pregunta de investigación: ¿En qué medida los estudiantes son capaces de diseñar un experimento para contrastar sus hipótesis?, para dar respuesta a esta pregunta observamos si los estudiantes diseñan experimentos adecuados para contrastar sus hipótesis. Objetivo 3: Caracterizar el proceso de modelización que siguen los estudiantes para generar una explicación al problema planteado. En el proceso modelización se incluyen los dos procesos anteriores, ya que a través de la argumentación construyen los modelos y de la indagación los evalúan empíricamente. 5ª pregunta de investigación: ¿Cómo construyen, evalúan y modifican sus modelos?, para responder a esta pregunta utilizamos una adaptación del MMD (Justi y Gilbert, 2002) para nuestro estudio. Siguiendo este esquema, se puede establecer cómo van construyendo sus modelos, si los modifican en función de los resultados que obtienen y si los evalúan para comprobar si con ellos pueden explicar la detención de las reacciones. 6ª pregunta de investigación: ¿En qué medida los modelos elaborados por los estudiantes permiten explicar la detención de las reacciones enzimáticas?, a partir de las explicaciones que dan los estudiantes para resolver el problema establecemos si los modelos que elaboran responden a las posibles causas por las que se detienen las reacciones. Este capítulo se estructura en cinco apartados. En cada apartado se analizan los resultados de cada grupo analizando para cada uno de ellos las tres destrezas (argumentación, indagación y modelización) implicadas en la competencia científica. Así, para analizar el proceso de argumentación de cada grupo, primeramente, interpretamos los argumentos relevantes de cada grupo y los representamos con el TAP (Toulmin, 1958) para tener una visión global del argumento, identificar las pruebas que emplean en sus justificaciones y conocer la calidad del proceso argumentativo. A continuación, establecemos las líneas argumentativas (basadas en las líneas de razonamiento propuestas por Kelly, Regev y Prothero, 2007) que siguen relacionando los datos con sus conclusiones justificándolas con Capítulo 5: Resultados 101 pruebas de diferentes tipos. Estas líneas las inferimos a partir de los argumentos que construyen estos estudiantes mientras realizan la tarea. Una vez analizado el discurso argumentativo, nos centramos en analizar cómo diseñan los experimentos que les permitan comprobar o rechazar sus hipótesis. Con el fin de dar respuesta a las preguntas de investigación relacionadas con el proceso de indagación, empleamos las etapas propuestas por el proyecto APU (Assesment of Performance Unit, 1984) para una investigación en el contexto escolar. Tras conocer el proceso de indagación se analiza la calidad del proceso en cada uno de los grupos, atendiendo a su capacidad para diseñar experimentos y enunciar hipótesis pertinentes al problema propuesto. A continuación, se comentan los resultados acerca del proceso de modelización, analizando el uso del modelo y el proceso de modelización global empleando el esquema de Justi y Gilbert (2002) para cada grupo, que nos sirve para conocer el progreso en el uso del modelo de interacción enzima-sustrato. Para finalizar con los resultados de cada grupo, se exponen las conclusiones parciales correspondientes a las destrezas analizadas de cada uno de ellos. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 102 5.1. RESULTADOS DEL GRUPO A El grupo A está formado por cinco estudiantes varones que denominamos Abel, Adrián, André, Antón y Anxo. Uno de los componentes, Anxo, pretende ser el líder del grupo. Intenta que todo lo que se diseñe, ejecute y escriba esté supervisado por él. De hecho, no permite realizar nada hasta que él esté convencido, por lo que en algunos momentos de la actividad tienen enfrentamientos de liderazgo. 5.1.1. El proceso de argumentación A partir del discurso natural del grupo A interpretamos tres argumentos relevantes, que representamos con el TAP. Asimismo, inferimos dos líneas argumentativas partiendo de los argumentos interpretados. Los dos primeros argumentos que construyen están incluidos en sendas líneas argumentativas, sin embargo, el último es un argumento que apoya a ambas. Construyen su primer argumento a partir del dato implícito de la Act.1, la reacción se detiene, no tienen burbujas, que obtienen al observar los tubos con los restos de las reacciones de la Act.1, para llegar a la conclusión, se acabó el enzima catalasa, que interpretamos como su primera hipótesis Hip.A1 “se acabó el enzima catalasa”. Las pruebas a las que apelan para justificar su hipótesis Hip.A1 están englobadas en el tipo de pruebas que denominamos teóricas, las cuales son aportadas por André (t.77) E si se acabou a enzima catalasa, logo non […] reaccionará coa auga osixenada al indicar que si se terminó el enzima no reaccionará con agua oxigenada. Con esta prueba justifican la conclusión de Anxo (t.75). t.75 Anxo: Acabouse o, o enzima catalasa Consideramos que esta prueba es apropiada porque permite justificar la detención de las reacciones y además relaciona de forma coherente los datos con la conclusión. No obstante, Anxo indica que el enzima se acaba, lo cual desde un punto de vista científico no es correcto de acuerdo con el modelo escolar. El TAP con el que representamos este argumento se muestra en la figura 5.1, y recoge las pruebas utilizadas para relacionar los datos con la conclusión (Hip.A1). Este argumento es de calidad media, es decir, es de estructura sencilla, pues consta únicamente de dato, justificación y conclusión, y la prueba que engloba en su justificación es apropiada, ya que hace referencia [Hip.A1] Capítulo 5: Resultados 103 a que, si se termina el enzima se detienen las reacciones porque no hay enzima que reaccione con el sustrato. Figura 5.1: Argumento del grupo A en el que exponen su primera hipótesis sobre las causas de la detención de las reacciones. El segundo argumento que construyen surge de los mismos datos, la reacción se detiene, no hay burbujas, sin embargo, apelan a diferentes pruebas para apoyar esta segunda conclusión o Hip.A2 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada” expuesta por Abel (t.91 y t.94). t.91 Abel: Pode ser que se acabara o osíxeno da auga osixenada […] que se transformara en auga. t.94 Abel: En vez de hache dous o dous, hache o dous […] Para justificar esta conclusión apelan a pruebas de dos tipos: empíricas y teóricas. La prueba de tipo empírico es el burbujeo que se produce: t.102 Antón: Y para, para, porque […] el oxígeno sube pa riba. El oxígeno de más[…] t.104 Antón: Exactamente. El oxígeno que tenía el agua […] oxigenada de más pasa pa riba. Las pruebas de tipo teórico procedentes de los datos de la hoja de ayuda se muestran a continuación, junto con las intervenciones de las que se extraen:  El enzima es un catalizador cuya función es acelerar la reacción. t.87 Anxo: Pero, ¿el enzima catalasa no es un catalizador? e si se acabou a enzima catalasa, logo non[…] reaccionará coa auga osixenada. (t.77 André) Por lo tanto, acabouse o, o enzima catalasa (t.75 Anxo) CONCLUSIÓN DATO La reacción se detiene No hay burbujas ya que JUSTIFICACIÓN [Hip.A2] [Burbujeo] Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 104 t.88 Antón: Exactamente. t.89 Anxo: Entonces no tiene nada que ver con la reacción, lo único que hace es acelerarla (refiriéndose al enzima). La reacción sigue habiendo.  El enzima no reacciona. t.99 Anxo: Lo único que hacen es acelerarlo, noo reaccionan.  El oxígeno se desprende porque se utiliza agua oxigenada para el experimento y no agua ‘normal’. t.109 Antón: Si tú lo echas (enzima) en un agua normal, no pasa nada, pero si lo echas (enzima) en una oxigenada, sí. Entonses en, en la oxigenada sube (burbujeo). t.119 Abel: […] O osíxeno que se atopaba na, en auga osixenada (…)  El oxígeno (del agua oxigenada) reacciona con el hígado dando agua y oxígeno. t.121 Abel: (…) reaccionou coa […] o fígado e[…] dando […] t.124 Abel: […] dando auga e osíxeno. Estas pruebas teóricas son usadas para elaborar una prueba de 2º nivel con la que justifican la conclusión, esto es, que la función del enzima es acelerar la reacción, que el enzima no reacciona, si no que reacciona otra sustancia (diferente de la catalasa). t.127 Anxo: (…) O que reacciona non é a catalasa, senón outra substancia e a catalasa fai que aumente a velocidade de reacción. Además, justifican el hecho de que el oxígeno se desprende porque se utiliza agua oxigenada para el experimento y no agua ‘normal’, y que el oxígeno (del agua oxigenada) reacciona con el hígado produciendo agua y oxígeno. Consideramos que estas pruebas que usan son apropiadas porque tratan de explicar la detención de las reacciones en este caso considerando al sustrato, aunque observamos que Antón (t.102 y t.104) se expresa señalando que el burbujeo producido en la reacción se debe a que el agua oxigenada tiene oxígeno ‘de más’, por lo que interpretamos que su comprensión sobre la composición química del agua oxigenada es deficiente, aunque se corresponde con una visión bastante adecuada de la reacción. [Prueba 2º nivel] Capítulo 5: Resultados 105 El TAP que representa este argumento se muestra en la figura 5.2, el cual presenta una estructura compleja, ya que además de los tres componentes esenciales del argumento, aportan un conocimiento teórico con el que respaldan sus justificaciones. Además, las pruebas que aportan son apropiadas, por lo que su calidad de argumentación es alta. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 112 Siguiendo sus razonamientos, observamos que Abel propone un diseño experimental “mental” con el que apoya las conclusiones de 1er nivel de las dos líneas argumentativas (figura 5.4, figura ovalada). Como mencionamos anteriormente, Anxo duda de la validez de las pruebas experimentales “mentales” aportadas por sus compañeros, por lo que éstos intentan convencerlo. De esta manera al mismo tiempo que re-elaboran la hipótesis (Hip.A2) y diseñan un experimento, exponiendo dos alternativas a la detención de las reacciones. La primera alternativa es la conclusión del argumento de Abel (figura 5.3), que continúa la segunda línea argumentativa. La segunda alternativa, constituye la condición de excepción de la conclusión principal del argumento (contraargumento) (figura 5.3), que prosigue la primera línea argumentativa. En ambas alternativas aportan una prueba experimental “mental”. Sin embargo, Anxo sigue sin entender los diseños experimentales propuestos por sus compañeros, por lo que Abel le explica de forma más detallada la planificación de los mismos, señalando el material que utilizará en cada caso, para intentar que Anxo entienda lo que pretenden comprobar con esos experimentos, t.245 Abel: Si esto reacciona aquí […] t.246 Anxo: Ya […] t.247 Abel: Es que non, é que non se lle acabou a enzima […] t.249 Abel: […]si estos, se non reaccionan é que a enzima se acabou. t.250 Anxo: Xa, xa o sei. t.251 Abel: Entón comprobamos as dúas cousas. Parece que Anxo queda convencido con esa explicación y consideran solucionado el problema, por lo tanto, deciden escribir el informe. Empiezan con el informe de la patata. Abel dicta a Anxo. Observamos que la hipótesis que formulan con relación a la patata es la Hip.A1 “se acabó la enzima catalizadora” [conclusión 1er nivel]. t.263 Abel: Se parou de reaccionar porque a pataca se lle acabaron as enzimas catalizadoras […] t.264 Antón: No, debería de reacsionar Una vez que redactan la hipótesis para la muestra de la patata, exponen lo que creen que va a pasar cuando realicen su experimento “Se parou de reaccionar a pataca coa auga osixenada Capítulo 5: Resultados 113 (H2O2) debido a que se acabou a encima catalasa, entón se introducimos un anaco de pataca, que anteriormente reaccionara coa auga osixenada, e parou de reaccionar, en auga osixenada que ainda non reaccionou con nada, a pataca non reaccionará” (informe Act.3, 1er párrafo), es decir, van a intentar contrastar la Hip.1 “se acabó el enzima”. Sin embargo, la hipótesis que redactan en el informe del hígado es la contraria, es decir, Hip.A2 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada” como podemos observar en la transcripción de lo que escribieron en el informe de la Act.2 ““¿Por qué paró la reacción con el hígado?”, “Se introducimos un anaco de fígado, que reaccionara anteriormente con auga osixenada e parou de reaccionar, en auga osixenada; entón, se se acabou o osíxeno da auga osixenada, da auga osixenada coa que o fígado reaccionara anteriormente; logo, o fígado que parara de reaccionar voltará a reaccionar de novo coa auga osixenada do novo tubo de ensaio” (informe Act.2, 1er párrafo). Después de realizar los experimentos, y observar que se cumplen sus predicciones para la Hip.A2, pero no para la Hip.A1 [deberían aceptarla para la muestra de patata, pero posiblemente por una contaminación del tubo de ensayo se produjo reacción al introducir patata (resto)], aceptan la Hip.A2, llegando a la conclusión de 2º nivel, se acabó el oxígeno del agua oxigenada, convergiendo ambas líneas argumentativas en una sola. Cuando analizamos la calidad de las líneas argumentativas que siguen los estudiantes para explicar el problema, observamos que, dado que las pruebas que emplean en la argumentación son apropiadas, consideramos que son adecuadas al enunciado del problema. 5.1.2. El proceso de indagación El proceso de indagación llevado a cabo por el grupo A se analiza siguiendo las etapas de investigación según el proyecto APU, con lo cual se elabora la figura 5.5 que resume el éste proceso en el grupo A. Consideramos que estos estudiantes perciben el problema desde el comienzo de la actividad, y que entienden que lo que deben investigar es el motivo por el cual se detienen las reacciones (Anxo, t.15) Pillar […] esto [hígado (producto) y patata (producto)] y ponerlo en agua oxigenada. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 114 Capítulo 5: Resultados 115 Cuando re-formulan el problema, como ya se ha comentado, aportan dos posibles causas que configuran sus hipótesis de partida, una con relación a la patata y otra con relación al hígado. A estas hipótesis las denominamos: Hip.A1 “se acabó el enzima catalasa”, formulada para la reacción ocurrida con la muestra de la patata (Anxo, t.75) Acabouse o, o enzima catalasa y (Anxo, t.77) E si se acabou a enzima catalasa, logo non […] reaccionará coa auga osixenada. Hip.A2 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada”, formulada para la reacción ocurrida con la muestra de hígado (Abel, t.91) Pode ser que se acabara o osíxeno da auga osixenada […] que se transformara en auga. A la hora de establecer las condiciones en las que van a realizar sus experimentos, es decir, cuando se plantean el experimento que van a realizar, observamos que identifican dos variables implicadas en sus experimentos, a) “el oxígeno se acaba” y b) “el enzima se acaba”. También observamos que al diseñar los experimentos son ellos los que ejercen el control sobre esas variables, tal y como se comenta a continuación. Para comprobar las hipótesis formuladas, Abel propone un diseño experimental, t.149 Abel: O que podemos facer é comprobar si é auga osixenada […]ou a catalasa é que se acaba, podemos facelo, pois introducindo, fígado na […] na auga osixenada e cando pare de reaccionar introducímolo […] t.151 Abel: […] noutra auga osixenada […] t.154 Abel: […] para ver si segue reaccionando, si segue reaccionando é que se acabou o osíxeno da auga osixenada […] Entendes? Este diseño implica realizar los pasos desde el principio de la Act.1 Abel ayudado por sus compañeros, rediseña el experimento partiendo de los productos obtenidos en la Act.1. De esta forma, el grupo diseña dos experimentos, que se resumen en la figura 5.6, controlando ambas variables: “se acaba el oxígeno del agua oxigenada” (como indican ellos) y “se acaba el enzima”. A su primer diseño lo denominamos, Exp.A1 “Introducir las muestras viejas (hígado y patata) en agua oxigenada”. El cual consiste en introducir los restos de hígado y patata en sendos tubos de ensayo que contienen agua oxigenada (fresca) y observar qué sucede. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 116 Y a su segundo diseño lo denominamos, Exp.A2 “Introducir muestras nuevas en el líquido que quedó de la reacción del día anterior”. Que consiste en introducir el líquido (resto) de ambas reacciones en sendos tubos de ensayo y añadir, una porción de nueva muestra de hígado, al que tenía la muestra de hígado; y una porción de nueva muestra de patata, al que tenía la muestra de patata, y observar qué sucede. Figura 5.6: Procedimiento de los experimentos realizados por el grupo A para demostrar la causa por la que se detienen las reacciones del agua oxigenada con el hígado y con la patata. Para ejecutar sus experimentos, empiezan preparando el material, separan la patata (resto) y la introducen en un tubo de ensayo con agua oxigenada (fresca) para realizar el Exp.A1. Observan que se produce reacción. El líquido (resto), separado de la patata, lo introducen en un tubo de ensayo y lo reservan. Líquido (resto) SEPARAN PRODUCTOS + Hígado (resto) Agua oxigenada (fresca) REACCIONA + Líquido (resto) Hígado (nuevo) NO REACCIONA Exp.A1 Exp.A2 Hígado Líquido (resto) SEPARAN PRODUCTOS + Patata (resto) Agua oxigenada (fresca) REACCIONA + Líquido (resto) Patata (nueva) NO REACCIONA Exp.A1 Exp.A2 Patata Capítulo 5: Resultados 117 A continuación, separan el hígado (resto) del líquido (resto), y realizan el mismo experimento que el que hicieron con la patata. Observan lo que ocurre. Discuten si se produce reacción o no, Anxo y André consideran que sí se produce, incluso Anxo indica que es una reacción muy rápida. Sin embargo, Antón considera que no se produce reacción e intenta mostrar que las burbujas que ve en el tubo son de “algo”, pero no indica de dónde provienen, como se puede observar en las siguientes intervenciones. t.443 Anxo: ¡Dios! Que rápido va. Para que luego digas que este […] t.444 Antón: No, no, no, no reaccionó. t.445 Estudiante: Ay, no t.446 Antón: No reacsionó ahora. t.447 Adrián: Ya verás como (…) t.448 Antón: La burbuja que tiene no es de […] t.449 André: Sí que reaccionó t.450 Antón. Que no, que no reacsionó, que las burbujillas esas son de […] t.451 Anxo: Y casi acabó t.452 Adrián: Y ¿la reacción es esto? t.453 Anxo: Sí que reaccionó […] y ya acabó. Con esta última intervención de Anxo, dan por concluida la discusión, llegando al acuerdo de que se produce reacción al unir el hígado (resto) con el agua oxigenada (fresca). El siguiente paso es realizar el Exp.A2, que consiste en introducir hígado (nuevo) en el líquido, producto de la reacción con la muestra de hígado, y patata (nueva) en el líquido, producto de la reacción con la muestra de patata. t.484 Abel: Ahora introducir el nuevo en la […] t.486 Abel: [...] en el agua oxigenada usada. t.487 Adrián: Agua de […] de hígado y agua de patata. Primero introducen el hígado (nuevo) en el líquido (resto) e inmediatamente, introducen la patata (nueva) en el líquido (resto). Observan lo que ocurre e indican que no se produce ninguna reacción (Adrián, t.514) No reacciona, a pesar de que Abel perciba que sí se produce reacción (Abel, t.530) Sí que reacciona, en el caso del hígado, pero, el resto del grupo, no tiene en cuenta este comentario. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 118 Mientras tratan de llegar a los resultados, hablan todos al mismo tiempo y Anxo vuelve a exponer que con ese experimento no prueban nada. La explicación que da es que tanto la muestra de hígado como la de patata son ‘viejos’ (Anxo, t.526) Ya, porque estos son viejos. (Anxo, t.528) Lo que pudo pasar es que en los viejos no reacciona y […], como ya explicó en otra ocasión (Anxo, t.201) Es viejo, en el viejo ya no hay enzimas, y concluye que lo único que pueden probar es que se acabó el oxígeno, y eso lo probaron en el anterior experimento (Exp.A1), cuando introdujeron las muestras de hígado y patata (restos) en agua oxigenada (fresca) (Anxo, t.540) así no probamos nada, sólo probamos que los anteriores lo único que pasó es que se acabó el, el […] (Anxo, t.542) […] oxígeno. Pero Abel refuerza su conclusión interpretado los datos empíricos obtenidos de sus experimentos (Abel, t.544) Probamos […] (Abel, t.546) […] que se acabó el oxígeno del agua oxigenada. Anxo sigue intentando justificar que 1) sólo pueden demostrar algo con sus dos primeros experimentos (t.540 y t.542), y 2) el motivo por el que cree que no reaccionan los líquidos (restos) con las nuevas muestras tanto de hígado como de patata, exponiendo que al liberarse todo el oxígeno de la reacción no importa que las muestras contengan enzima, porque ya no reaccionarán, (Anxo, t.547) Mira, en ese sí, a ver, con eso ya sólo probamos esto, pero en esto […] no probamos nada, tenía que ser en uno nuevo, porque aquí al no haber oxígeno, éste tenga o no tenga enzima ya no puede reaccionar. Sus compañeros intentan convencerlo de que los experimentos que realizaron, prueban que se acabó el oxígeno desprendido en la reacción, puesto que las muestras, tanto de hígado como de patata, se las acababa de dar la investigadora (André, t.555) El enzima nos lo acaban de dar, es decir, son nuevas. Por lo que, Antón termina concluyendo, (Antón, t.566) Se acabó el oxígeno […] (Antón, t.568) […] que tenía de más, el agua. Los datos que obtienen de los resultados de sus experimentos no son registrados ni en gráficas ni en tablas, simplemente indican en el informe escrito si se produce reacción o no. Interpretando los datos observados llegan a las siguientes conclusiones: 1. En el caso de la reacción con la muestra de patata: rechazan la Hip.A1 “se acabó el enzima catalasa”. Cuando realizan el Exp.A1 “Introducir las muestras viejas (hígado y patata) en agua oxigenada” observan que se produce reacción al introducir patata Capítulo 5: Resultados 119 (resto) en agua oxigenada (fresca) (Anxo, t.361) y, cuando realizan el Exp.A2 “Introducir muestras nuevas en el líquido que quedó de la reacción del día anterior” observan que no se produce reacción al introducir una porción de nueva muestra de patata en el líquido (resto) (Adrián, t.514). 2. En el caso de la reacción con la muestra de hígado: aceptan la Hip.A2 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada”. Cuando realizan el Exp.A1 observan que se produce reacción al introducir hígado (resto) en agua oxigenada (fresca) (Anxo, t.453) y, cuando realizan el Exp.A2 observan que no se produce reacción al introducir una porción de nueva muestra de hígado en el líquido (resto). La evaluación de los resultados se lleva a cabo cuando Anxo muestra su inconformidad con las pruebas, pues según él no confirman totalmente sus hipótesis (Anxo, t.547) Mira, en ese sí, a ver, con eso ya sólo probamos esto, pero en esto […] no probamos nada, tenía que ser en uno nuevo, porque aquí al no haber oxígeno, éste tenga o no tenga enzima ya no puede reaccionar. Con esta intervención interpretamos que Anxo necesita poner a prueba el Exp.A2. Por tanto, deciden realizar un último experimento para comprobar si las nuevas muestras de hígado y patata contenían realmente enzima, Exp.A3 “Introducir muestras nuevas en agua oxigenada”, es decir, deciden repetir la experiencia realizada en la Act.1. Para ello, utilizaron dos tubos de ensayo que contenía una cantidad de agua oxigenada (fresca) y en uno introdujeron una porción de nueva muestra de hígado y en otro una porción de nueva muestra de patata. En el esquema de las etapas de investigación (figura 5.4) aparece, representado en color rojo, lo referente a esta evaluación (planteamiento y realización del experimento y la interpretación de los datos y conclusiones). t.613 Anxo: En nuestro caso, nosotros metimos […] t.614 Adrián: Porque, porque […] t.615 Anxo: […] el viejo en agua […] oxigenada nueva […] t.617 Anxo: […] (…) que esto tiene enzima, pero, o caso é que non o podemos probar, porque nos chegamos e collemos o fígado vello e introducímolo en auga osixenada nova […] t.618 Antón: Y reacsiona. t.619 Anxo: […] o que proba que non reacciona porque non había osíxeno. Entón, ao introducir vello, teña ou non teña enzima, non podemos probar nada. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 120 Realizan el Exp.A3 y observan que ambos reaccionan. En este momento dan por validada su hipótesis (Hip.A2 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada”) como indica Anxo en su intervención t.812, después de observar que las muestras nuevas reaccionan con agua oxigenada fresca. De esta manera llegan a una resolución del problema planteado. t.805 Anxo: ¡Vale! Sí, tenía catalasa (…) […] t.806 Antón: Mira que rápido reacciona. t.807 Anxo: ¡Eeeeh! Conclusión […] t.809 Anxo: […] a ver, sí, reaccionó, tiene catalasa, entonces lo que pasó, es que se que[…] se quedó sin oxígeno[…] t.810 André: Y la patata, también. t.811 Antón: ¿O no visteis? t.812 Anxo: Si ya, pero, es que, de esa manera podíamos probarlo. ¿Sabes? Analizando la calidad del proceso de indagación, observamos que para resolver el problema plantean experimentos diferentes al realizado en la Act.1, es decir, planifican experimentos nuevos, los cuales se asemejan bastante al referencial aunque tratan por separado el líquido (resto) y las muestras de patata (resto) y de hígado (resto). Las hipótesis que formulan son pertinentes para resolver el problema. Además, utilizan la experiencia de la Act.1 para comprobar que las muestras aportadas, para la realización de la indagación, contenían enzima. Por todo esto, consideramos que el proceso de indagación del grupo A es de una calidad alta siguiendo las consideraciones indicadas (tabla 3.3). Sin embargo, debido a causas que desconocemos, los resultados que obtienen en relación a la muestra de patata no coinciden con el referencial; probablemente se debe a una contaminación del material a partir de una muestra fresca, previsiblemente del hígado. 5.1.3. El proceso de modelización Finalmente, analizamos el proceso de construcción del modelo de interacción enzima-sustrato, representado en la figura 5.7, y el uso del modelo en el grupo A. Como ya se ha comentado, conciben el objetivo de la tarea, esto es entienden que deben elaborar un modelo que les permita explicar las causas por las que se detienen las reacciones enzimáticas, aunque en ningún momento se les mandó que elaboraran un modelo, ni se les indicó que debían aplicar el modelo escolar. Capítulo 5: Resultados 121 Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 128 Cuando analizamos el progreso en el uso del modelo, observamos que construyen tres modelos y que son capaces de modificarlos, o rechazarlos, cuando consideran que con ellos no pueden dar una explicación a la detención de las reacciones. Por esto, consideramos que sí hay un progreso en el uso del modelo y también en la adecuación del mismo al modelo referencial, aunque no consideran la fase intermedia del proceso en la que el sustrato está unido al enzima formando el complejo enzima-sustrato emplean todos los elementos imprescindibles del modelo escolar. 5.1.4. Discusión y conclusiones parciales del grupo A En este apartado damos respuesta a las preguntas de investigación a partir del análisis de los resultados obtenidos del grupo A. 1ª pregunta de investigación: ¿Cuál es la calidad de los argumentos que emplean los estudiantes en la resolución del problema? En el caso de este grupo, a partir de su discurso natural reconstruimos tres argumentos trascendentes para la resolución de la tarea. En el primero, en el que exponen su primera hipótesis, determinan que la causa de que se detengan las reacciones es Hip.A1 “se acabó el enzima catalasa”, la prueba con la que apoyan dicha conclusión la consideramos de tipo teórica, con la que justifican que, si no hay enzima porque ésta se acaba, entonces no reaccionará con el agua oxigenada. Por tanto, consideramos que la prueba integrada en la justificación que relaciona los datos, la reacción se detiene, no hay burbujas, con la conclusión, se acabó el enzima es apropiada. El segundo argumento, con el cual formulan su segunda hipótesis, parte de los mismos datos para llegar a la conclusión Hip.A2 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada”, en este caso exponen que lo que se termina en la reacción es el oxígeno. Para apoyar esta conclusión, utilizan pruebas empíricas, obtenidas de la observación de que al añadir una muestra con enzima en un tubo con agua oxigenada se produce burbujeo, y pruebas teóricas, pues indican que el agua oxigenada se descompone produciendo agua y oxígeno, y que, además, la función del enzima es acelerar la reacción. Por tanto, consideramos que las pruebas con las que apoyan esta conclusión son apropiadas. Cuando reconstruimos su tercer argumento, observamos que la justificación con la que apoyan su conclusión es coherente, aunque exponen la misma conclusión que en el segundo argumento, se acabó el oxígeno del agua oxigenada, aportan una prueba diferente, con la cual justifican que si se Capítulo 5: Resultados 129 produce reacción después de introducir hígado (resto) en agua oxigenada (fresca), la causa de la detención se debe a que el oxígeno del agua oxigenada se termina. Además, exponen una condición de excepción a esta conclusión en forma de contraargumento, en el que relacionan los datos, la reacción se detiene, no hay burbujas, con la conclusión, se acabó el enzima, apoyada en la prueba de que, en el caso de añadir hígado (resto) a agua oxigenada (fresca) no se produzca reacción. Consideramos que la prueba empleada es apropiada y, además, refuta la conclusión principal, de forma adecuada, en el caso de que ésta no se cumpla. En resumen, este grupo ve mejorada la calidad de sus argumentos a medida que avanza la tarea. Así, observamos que son capaces de a) relacionar los datos con las conclusiones a partir de justificaciones coherentes, que pueden estar apoyadas por diferentes tipos de pruebas, b) contraargumentar, c) refutar las conclusiones de otros estudiantes y d) añadir condiciones de excepción en forma de argumentos, que consideramos contraargumento de la conclusión principal. Lo cual pone de manifiesto una buena calidad de la argumentación de este grupo, siguiendo a Osborne, Erduran, Simon y Monk (2001), cuyos integrantes nunca se muestran conformes con lo expuesto por sus compañeros, de modo que la argumentación juega un papel esencial para que se pongan de acuerdo hasta dar con la resolución del problema planteado. 2ª pregunta de investigación: ¿En qué medida las líneas argumentativas les llevan a conclusiones acordes con el enunciado del problema? Podemos afirmar que desde el principio entienden qué se pide en la tarea porque, al extraer las líneas argumentativas que siguen para resolver el problema, observamos que éstas son coherentes con el enunciado. De los datos (implícitos de la Act.1) surgen dos líneas argumentativas, utilizando pruebas de diferente tipo, que llegan a dos conclusiones de 1er nivel, que consideramos hipótesis rivales, “se acabó el enzima” y “se acabó el oxígeno”, estas hipótesis las contrastan mediante experimentos “mentales” para llegar a una única conclusión de 2º nivel, se acabó el oxígeno (se sobreentiende que del agua oxigenada), adecuada para resolver problema. 3ª pregunta de investigación: ¿En qué medida las hipótesis que formulan son pertinentes para resolver el problema? Los integrantes del grupo formulan dos hipótesis. La primera hipótesis Hip.A1 “se acabó el enzima catalasa”, que formulan para la reacción con la muestra de patata, la consideramos Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 130 pertinente para la resolución del problema, porque con ella plantean como causa de la detención de la reacción el agotamiento del enzima, por tanto, al no existir enzima que se una con el sustrato, la reacción se detiene. La segunda hipótesis que formulan Hip.A2 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada”, está propuesta para la reacción con la muestra de hígado, también considerada pertinente para resolver el problema, ya que la explicación a esta hipótesis es que se termina el sustrato, por tanto, al no haber sustrato que reaccione, se detiene la reacción. Ambas hipótesis son pertinentes para la resolución del problema. 4ª pregunta de investigación: ¿En qué medida los estudiantes son capaces de diseñar un experimento para contrastar sus hipótesis? Para contrastar sus hipótesis diseñan dos experimentos, en los cuales están implicados los productos obtenidos en la Act.1, ejerciendo el control de las variables independientes identificadas, “el oxígeno se acaba” y “el enzima se acaba”, para la realización de sus experimentos. Para investigar si se acaba el enzima, introducen el hígado (resto) y la patata (resto) en sendos tubos con agua oxigenada (fresca). Para investigar si se acaba el oxígeno, introducen hígado y patata (nuevos) en los correspondientes tubos con el líquido (resto). Además, utilizan la experiencia de la Act.1 como comprobación de que las muestras (nuevas) contienen enzima. Consideramos que estos estudiantes son capaces de diseñar experimentos para contrastar sus hipótesis porque estos diseños les permiten demostrar alguna de las posibles causas de la detención de las reacciones, es decir, cuál de los dos reactivos implicados en la Act.1 se acaba. Por ello se considera que la calidad del proceso de indagación es alta. Como ya indicamos anteriormente, perciben el problema, formulan una hipótesis diferente para cada muestra de enzima, diseñan dos experimentos, los planifican y los llevan a cabo. Destaca en este grupo el control que realizan de las variables implicadas, para lo cual diseñan dos experimentos paralelos para contrastar los resultados obtenidos. Son capaces de evaluar si sus experimentos les permiten dar por válidos los resultados que obtienen, realizando un nuevo experimento para comprobarlo, lo que les permiten llegar a una resolución del problema planteado. 5ª pregunta de investigación: ¿Cómo construyen, evalúan y modifican sus modelos? El primer modelo que construyen parte de los datos implícitos en la Act.1, al observar que las reacciones están detenidas y de la información aportada en la hoja de ayuda sobre las Capítulo 5: Resultados 131 propiedades y actuación de los enzimas, el modelo A1 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada”. Observamos que son capaces de expresar sus modelos y realizar predicciones con ellos (García-Rodeja Gayoso y Lima de Oliveira, 2012) acerca lo que creen que ocurrirá cuando realicen esos experimentos. Realizan experimentos mentales y cuando añaden un “pero” a su modelo consideran el resultado incorrecto (nomenclatura MMD), modificando este modelo A1 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada” para usar el modelo A2 “se acabó el enzima catalasa”. Llevan a cabo experimentos que planifican para comprobar si su modelo A2 “se acabó el enzima catalasa” es adecuado, y cuando consideran el resultado incorrecto, al observar que obtienen un resultado contrario a lo esperado según su hipótesis, rechazan el modelo, como en el caso de la reacción ocurrida con la muestra de la patata, por tanto, rechazan el modelo A2 “se acabó el enzima catalasa” para usar el modelo A3 “se acabó el sustrato”. Además, estos estudiantes sienten la necesidad de validar sus modelos, al no estar convencidos de si los experimentos realizados permiten demostrar las causas de la detención de las reacciones, por lo que deciden comprobar si las muestras (nuevas) contienen enzima, realizando un último experimento, del cual obtienen un resultado positivo, se produce reacción cuando introducen muestras nuevas de hígado y patata en sendos tubos con agua oxigenada (fresca). Por lo que consideramos que existe un progreso en el uso del modelo de interacción enzima-sustrato. 6ª pregunta de investigación: ¿En qué medida los modelos elaborados por los estudiantes permiten explicar la detención de las reacciones enzimáticas? Consideramos que los tres modelos elaborados por este grupo son adecuados para explicar la detención de las reacciones, el primer modelo que usan A1 “se acabó el oxígeno del agua oxigenada”, con el que explican que la causa de la detención de la reacción es que ya no hay oxígeno ‘de más’ en el agua oxigenada y por eso se detiene, expresan este modelo para la reacción ocurrida entre el agua oxigenada y la catalasa contenida en el hígado. Este modelo es modificado por los experimentos mentales, en el caso de que con sus experimentos no demuestren que se acaba el sustrato, por lo que elaboran su segundo modelo A2 “se acabó el enzima catalasa”, cuya explicación para la detención de las reacciones es que se termina el enzima contenido en la muestra de patata. Así, estos estudiantes formulan un modelo diferente para cada muestra. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 132 5.2. RESULTADOS DEL GRUPO B El grupo B está compuesto por cuatro alumnas a las que denominamos Beatriz, Begoña, Belén y Branca. De estas chicas, Branca no participa en el discurso, de hecho sólo interviene 15 veces durante la actividad, parece que el aspecto de los restos de hígado de la Act.1 le afecta. Las otras tres componentes del grupo intervienen con frecuencia a lo largo de la sesión y se turnan para escribir el informe. 5.2.1. El proceso de argumentación En el análisis del proceso de argumentación de este grupo identificamos cuatro argumentos relevantes y, partiendo de éstos, inferimos dos líneas argumentativas. Observamos que construyen dos argumentos para cada una de las líneas argumentativas. El primer argumento, que identificamos, está construido por Beatriz (t.41), con él indica una causa de la detención de las reacciones, (Beatriz, t.41.1) […] porque se esgotou a enzima, al mismo tiempo que propone un experimento para justificar la conclusión, (Beatriz, t.41.2) podemos botar outra vez eso (agua oxigenada) e se volve a reaccionar, el cual implica, añadir una cantidad de agua oxigenada en los tubos de ensayo que contienen los productos de las reacciones de la Act.1, para comprobar si se agotaron los enzimas. Consideramos que con este argumento emite su primera hipótesis Hip.B1 “se agotó el enzima”. La prueba (vuelve a reaccionar al añadir agua oxigenada a los restos de la Act.1) a la que apela para apoyar su hipótesis está englobada en el tipo de pruebas que denominamos teóricas (se resumen en la figura 5.14), la cual integra en su justificación para relacionar los datos implícitos de la Act.1, la reacción se detiene, no hay burbujas, con la conclusión, se agotó el enzima, justificando que, si se produce reacción al añadir agua oxigenada en los tubos con los restos de las reacciones de la Act.1, el motivo de que se detuvieran éstas se debe a que el enzima se agotó. Sin embargo, la justificación que propone Beatriz (t.41.2) no se adecúa a la conclusión, ya que, si supone que se acaba el enzima, no se observará la reacción (a velocidad rápida) al añadir agua oxigenada (fresca) en los productos de la Act.1. Consideramos que su justificación es contraria a su conclusión, porque si supone que se agota el enzima, debería añadir enzima para demostrarlo y no agua oxigenada (fresca). Por tanto, consideramos que esta prueba no es apropiada ya que el conocimiento científico que emplea presenta errores. En cuanto a la estructura del argumento, es un argumento sencillo al estar formado sólo por los tres elementos Capítulo 5: Resultados 133 principales (dato, justificación y conclusión), de tal modo que la calidad del mismo es baja. El TAP con el que representamos este argumento se muestra en la figura 5.10. Figura 5.10: Primer argumento de Beatriz en el que expone su primera hipótesis sobre la causa de la detención de la reacción. El segundo argumento que construyen surge de los mismos datos, la reacción se detiene, no hay burbujas, pero llegan a una conclusión diferente, considerada como hipótesis rival de la primera hipótesis, formulando así su segunda hipótesis Hip.B2 “se acabó el sustrato (oxígeno)”. Para justificarla apelan a una prueba de tipo teórico (figura 5.14), aportada por Beatriz. t.91.2 Beatriz: La enzima está ahí teóricamente, ¿no? Interpretamos que para aportar esta prueba utiliza la información de la hoja de ayuda en donde se indica que los enzimas se recuperan al finalizar la reacción y se liberan cuando el sustrato se transforma en producto. Además, con esta prueba justifican que la causa de que se detengan las reacciones es que se descompuso del agua oxigenada (consideramos que al indicar que no queda oxígeno equivale a que todo el agua oxigenada se descompuso) y aunque exista enzima en los tubos con los restos de la Act.1, no podrá reaccionar. Por lo que, consideramos que esta prueba es apropiada, porque el conocimiento científico que emplea es aceptable, aunque no correcto y además está encaminada a explicar la detención de las reacciones. Asimismo, a nivel estructural el argumento es sencillo, por lo que la calidad del argumento es media. Este argumento se representa en la figura 5.11. ya que podemos botar outra vez eso (agua oxigenada) e se volve a reaccionar (t. 41.2 Beatriz) Por lo tanto, se esgotou a enzima (t. 41.1 Beatriz) DATO JUSTIFICACIÓN CONCLUSIÓN La reacción se detiene No hay burbujas Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 134 Figura 5.11: Segundo argumento de Beatriz en el que expone su segunda hipótesis sobre las causas de la detención de las reacciones. Construyen su tercer argumento a partir de la observación de la detención de las reacciones, porque no hay burbujas (dato implícito de la Act.1) relacionándola con la conclusión, expuesta por Belén (t.102) Porque see[…] esgotaron as enzimas daa[…] pataca, consideramos que esta conclusión se relaciona con su primera hipótesis Hip.B1 “se agotó el enzima”, pero la aplican sólo a la muestra de patata. Las pruebas a las que apelan para apoyar su conclusión son de tipo empírico, la interpretación de que el líquido (resto) que hay en los tubos de ensayo es sustrato. t.93 Begoña: Y el sustrato también está ahí, ¡si es esto! y de tipo teórico, con las que justifican que no se producirá reacción en el caso de que se terminen los enzimas: t.120 Beatriz: Aún así, y si se esgotaron as enzimas, entonces se supone que no va a reaccionar Consideramos que estas pruebas son apropiadas, ya que exponen una posible causa a la detención de las reacciones. Por lo que la calidad de este argumento es media ya que la estructura es sencilla. Este argumento se muestra en la figura 5.12. la enzima está ahí teóricamente, ¿no? (t. 91.2 Beatriz) La reacción se detiene No hay burbujas Por lo tanto, se acabó el oxígeno (t. 91.1 Beatriz) DATO JUSTIFICACIÓN CONCLUSIÓN ya que Capítulo 5: Resultados 135 Figura 5.12: Tercer argumento del grupo B en el que apoyan de nuevo su primera hipótesis sobre las causas de la detención de las reacciones. El cuarto argumento que construyen (figura 5.13), parte de los mismos datos y llegan a la conclusión, es expuesto por Belén (t.280) Igual se esgotou primero[…] el[…] el sustrato[…] en el hígado antes de que se esgotaran[…] (enzimas), con el que expone el motivo por el cual los restos de la Act.1, que contienen la muestra de hígado, reaccionan al añadir agua oxigenada (fresca). Las pruebas que usan para justificar la conclusión son de dos tipos: empírico y teórico. La prueba de tipo empírico es la interpretación de los resultados obtenidos cuando realizan el experimento, “los restos de la Act.1 (hígado) reaccionaron” y “los restos de la Act.1 (patata) no reaccionaron”, al añadir agua oxigenada (fresca). La prueba de tipo teórico es la interpretación de que los enzimas siguen en los restos de la Act.1. t.91.2 Beatriz: La enzima está ahí teóricamente, ¿no? t.277 Begoña: Igual, que uno tiene más enzimas[…] t.279 Begoña: […] y no llegaron a esgotarse. Con estas pruebas justifican que: a) en el tubo con los restos de la Act.1 hay enzimas que pueden reaccionar con el agua oxigenada y b) en uno de los tubos (con los restos de la Act.1) la cantidad de enzimas es mayor y no se agotó al reaccionar en la Act.1. Consideramos que estas pruebas son apropiadas, porque si se añade la misma cantidad de agua oxigenada, en ambas muestras, pero una contiene ‘más’ enzimas, entonces el agua oxigenada La reacción se detiene No hay burbujas Por lo tanto, se esgotaron as enzimas daa[…] pataca (t. 102 Belén) DATO CONCLUSIÓN JUSTIFICACIÓN aún así, y si se esgotaron as enzimas, entonces se supone que no va a reaccionar. (t. 120 Beatriz) ya queya que y el sustrato también está ahí, ¡si es esto! (t. 93. Begoña) PRUEBA EMPÍRICA PRUEBA TEÓRICA Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 136 se descompondrá primero, de este modo, explican una posible causa de la detención de las reacciones. Esta conclusión en la que Belén expone que se acabó el sustrato antes que el enzima, en el caso del hígado, es refutada por Begoña porque ella “ve el sustrato”, sigue viendo el líquido (resto), (Begoña, t.281) Pero, yo sigo viendo el sustrato (…) [risa]. Así, la calidad de este cuarto argumento es alta ya que las pruebas son apropiadas y, a nivel estructural, es un argumento complejo por presentar una refutación, lo cual manifiesta un proceso argumentativo de mayor complejidad. Capítulo 5: Resultados 137 ya que hígado (producto) reaccionó patata (producto) no reaccionó al realizar el Exp.B1 se esgotó primero […] el sustrato en el hígado antes de que se esgotaran […] (enzimas) (t. 280 Belén) La reacción se detiene No hay burbujas ya que la enzima está ahí teóricamente, ¿no? (t. 91.2 Beatriz) Por lo tanto, DATO JUSTIFICACIÓN CONCLUSIÓN pero yo sigo viendo sustrato (t. 281 Begoña) REFUTACIÓN PRUEBA EMPÍRICA PRUEBAS TEÓRICAS Igual, que uno tiene más enzimas[…] (t.277 Begoña) […] y no llegaron a esgotarse. (t.279 Begoña) ya que Figura 5.13: Cuarto argumento del grupo B en el que exponen su hipótesis de las posibles causas de la detención de la reacción del agua oxigenada con el hígado Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 144 Capítulo 5: Resultados 145 Una vez que tienen diseñado el experimento proceden a realizarlo. El primer paso consiste en introducir una cantidad de agua oxigenada en el tubo de ensayo que contiene los restos de la Act.1 (patata) y observar qué ocurre (figura 5.16). Figura 5.16: Procedimiento del experimento, Exp.B1 “Añadir agua oxigenada en los restos de la Act.1”, con relación a la detención de la reacción del agua oxigenada con la patata. En un primer momento, interpretan que se produce reacción, pero cuando observan detenidamente concluyen que no se produce burbujeo, por lo tanto, no hay reacción. Las alumnas se alegran de que el resultado que obtienen les permita aceptar su Hip.B1 “se agotó el enzima” (Begoña, t.166). Incluso Belén (t.167 y t.168) propone agitar los reactivos, a modo de “activación”, para comprobar que realmente no se produce reacción. t.161 Begoña: Creo que reacciona. t.164 Beatriz: Eso no reacciona. t.165 Estudiante: No. t.166 Begoña: ¡Bien! ¡yuju! t.167 Belén: Bueno, mezcla un poco coa variña, por si acaso. t.168 Belén: No vaya a ser. t.169 Belén: Por si no llegó bien eel[…] t.171 Beatriz: No reacciona. t.173 Beatriz: Es agua normal […] t.175 Beatriz: […]digo yo. + NO REACCIONA Agua oxigenada (fresca) Restos de la Act.1 (patata) Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 146 En cuanto concluyen que no se produce reacción en el primer paso, se disponen a ejecutar el siguiente paso del experimento, que consiste en realizar el experimento con los restos de la Act.1 (hígado). Es Begoña quien se encarga de introducir una cantidad de agua oxigenada en el tubo con los restos de la reacción de la Act.1 (hígado) (figura 5.17). Figura 5.17: Procedimiento del experimento, Exp.B1 “Añadir agua oxigenada en los restos de la Act.1”, con relación a la detención de la reacción del agua oxigenada con el hígado. Mientras Begoña realiza el Exp.B1 con los restos de la Act.1 (hígado), Beatriz propone realizar el mismo experimento de la Act.1 con la patata, (Beatriz, t.187) ¡Hey! Si ponemos […] Si ahora cogemos trozos de patata, o sea, el nuevo, que tiene enzima, si ponemos (…) aquí, (t.189) Begoña, Begoña, haz lo de ayer con la patata, otra vez. Como indicamos anteriormente, Belén se da cuenta de que realizaron el Exp.B1 con los restos de la Act.1 (hígado). Antes de escribir el informe correspondiente, Begoña soluciona este problema indicando que ponen la misma hipótesis que para la patata obteniendo un resultado erróneo (Begoña, t.191), porque observan que se produce reacción al introducir agua oxigenada en el tubo que contiene los restos de la Act.1 (hígado), es decir, ocurre lo contrario que con los restos de la Act.1 (patata). t.190 Belén: La has cagado, porque aún no habíamos escrito nada. t.191 Begoña: Bueno, pero ponemos la misma y […] fallamos. t.192 Estudiante: ¿Eso reacciona? t.193 Begoña: Sí. t.194 Beatriz: Pues, será cosa del hígado y de la patata. + REACCIONA Agua oxigenada (fresca) Restos de la Act.1 (hígado) Capítulo 5: Resultados 147 t.195 Begoña: ¡Ah!, diferente cantidade[…] Primero escribe esto, luego decimos quee […] erramos[…] t.196 Belén: Erramos? t.197 Begoña: […] erramos t.198 Beatriz: El fígado, en la patata no. Al observar estos resultados aceptan la hipótesis formulada para los experimentos realizados con la muestra de patata, pero la rechazan para la muestra de hígado. Es decir, no llegan a explicar por qué se detiene la reacción en el caso del hígado. Los datos que obtienen de la observación de sus experimentos no son registrados ni en gráficas ni en tablas, simplemente indican en el informe escrito si se produce reacción o no. Interpretando los datos observados llegan a las siguientes conclusiones: 1. En el caso de la reacción con la muestra que contiene la patata (resto): aceptan la Hip.B1“se agotó el enzima”. Cuando realizan el Exp.B1 observan que se no produce reacción al introducir agua oxigenada en el tubo con los restos de la Act.1 (patata), (t.171 Beatriz: No reacciona). 2. En el caso de la reacción con la muestra que contiene el hígado (resto): rechazan la Hip.B1“se agotó el enzima”. Cuando realizan el Exp.B1 observan que se produce reacción al introducir agua oxigenada en el tubo con los restos de la Act.1 (hígado), (Estudiante, t.192 y Begoña, t.193). Consideramos que este grupo hace una evaluación de sus hipótesis, en el momento que deciden comprobar si las muestras nuevas contienen enzima. Para lo cual, proponen realizar la misma experiencia que en la Act.1 (Beatriz, t.200), a este nuevo experimento lo denominamos Exp.B2 “Introducir nuevas muestras en agua oxigenada” (figura 5.18). t.200 Beatriz: (…) hígado […] pongo que vamos a hacer todo el rollo de la patata nueva para comprobar […] t.206 Beatriz: Corta la patata y echa […] t.207 Begoña: Y […] un cacho de hígado […] también. Realizan el Exp.B2, introduciendo nuevas muestras de hígado y patata en sendos tubos con agua oxigenada (fresca). Observan que se produce reacción, en los dos casos. t.251 Beatriz: Pero, ¿la patata nueva reaccionó? ¿no? Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 148 t.253 Beatriz: La patata nueva sí. t.254 Belén: Y el hígado también. Esta evaluación la indican también en sus informes, como observamos en la siguiente transcripción: “Para asegurarnos de que a nosa hipótese é efectivamente correcta, repetimos a experiencia do día anterior cunha nova pataca. A pataca nova reaccionou, corroborando así a nosa hipótese” (informe Act.3, 3er párrafo). “Probamos o experimento do día anterior de novo e, efectivamente, o fígado, volve reaccionar” (informe Act.2, 6º párrafo). Figura 5.18: Procedimiento para comprobar que las muestras nuevas de hígado y patata reaccionan con agua oxigenada. Exp.B2 “Introducir nuevas muestras en agua oxigenada” Begoña, encargada de escribir el informe, está preocupada por la diferencia de los resultados hallada entre las muestras, y pregunta al resto del grupo (Begoña, t.258) ¿Vamos a decir algo más de […] por qué no reaccionó el hígado?, a lo cual, una componente del grupo, que no fue posible identificar le contesta que no lo saben (Estudiante, t.259) ¡Eeh! Nadie tiene ni idea. Aún así, Begoña no queda conforme con esa respuesta y más adelante, vuelve a insistir (Begoña, t.267) A ver, no sé. […] Yo aún no tengo claro ¿Por qué […] por qué el hígado reacciona? Apoyando la pregunta de Begoña, Beatriz aporta datos sobre el experimento con la patata (Beatriz, t.276) La nueva […] la vieja está ahí. […] No, la vieja no reaccionó. […] Ya es definitivo. […] Enton […] ¿Cuál puede ser la diferencia entre el hígado y la patata? Es en este momento cuando perciben un nuevo problema, las muestras con enzima no se comportan de la misma manera. Este problema lo intentan resolver re-formulándolo. Para ello, REACCIONA Hígado (nuevo) + Agua oxigenada (fresca) + Agua oxigenada (fresca) Patata (nueva) + Capítulo 5: Resultados 149 Belén refuerza la Hip.B2 “se acabó el sustrato” (t.280) ampliándola al indicar que se acaba el sustrato antes de que se acaben los enzimas en el caso del hígado [Conclusión de 1er nivel]. t.277 Begoña: Igual, que uno tiene más enzimas […] t.279 Begoña: […] y no llegaron a esgotarse. t.280 Belén: Igual se esgotou primero […] el[…] el sustrato […] en el hígado antes de que se esgotaran […] (enzimas) t.281 Begoña: Pero, yo sigo viendo sustrato (…) [risa] A pesar de que Beatriz no quiere cambiar la hipótesis inicial (Beatriz, t.282) No, la hipótesis era la que hicimos, Begoña propone un nuevo experimento sin predecir lo que ocurriría al hacerlo, (Begoña, t.284) Echamos todo el hígado y toda la patata ¿a ver qué pasa? En un principio Beatriz se opone a realizarlo (Beatriz, t.285) No[…] (Beatriz, t.287) […] eso ya lo hicimos ayer a lo loco, también con el líquido, pero Begoña vuelve a insistir (Begoña, t.301) Bueno, yo quiero echar todo el hígado […] me está tentando demasiado. Entonces realizan el experimento propuesto por Begoña, que denominamos Exp.B3 “Introducir más cantidad de hígado en el tubo del Exp.B2 con hígado” (figura 5.19), que consiste en introducir toda la muestra de hígado que la investigadora les dejó para que realizasen los experimentos oportunos. Observan que no se produce más reacción (se detiene), como indica Begoña t.320 Begoña: Non reacciona, porque ya hay mucho [risa] Por tanto, de la observación de los resultados obtenidos del Exp.B3, Belén llega a la conclusión (t.330) de que, si el hígado sigue teniendo enzimas y se acaba el sustrato, al añadirle más ‘agua’, vuelve a reaccionar, Hip.B2 “se acabó el sustrato” [el hígado sigue teniendo enzimas], con esta hipótesis indica las posibles causas por las que se detiene la reacción del agua oxigenada con la muestra de hígado, al mismo tiempo que explica lo ocurrido en el Exp.B1. t.328 Belén: […] ¡Claro! […] Que si […] t.330 Belén: […] si se acaba antes el sustrato, este de […] del agua, que puede reaccionar con el hígado, y el hígado sigue teniendo enzimas, si echas más agua […] por eso sigue reaccionando. [Conclusión 1er nivel, 2º línea argumentativa] [Refutación] Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 150 Figura 5.19: Procedimiento para comprobar qué ocurre al añadir toda la muestra de hígado en el tubo con los productos del Exp.B2. Exp.B3 “Introducir más cantidad de hígado en el tubo del Exp.B2 con hígado” Después de observar lo ocurrido en el Exp.B3, Begoña realiza un experimento “mental” para comprobar si se reactivarían los restos del Exp.B3 al añadir más agua oxigenada, que ella llama simplemente ‘agua’. t.388 Begoña: ¡Ah! Y también porque en el otro tubo, cuando echamos una gran cantidad de hígado […] ¡Dios mío! ¿Ves? Lo que tuvo que discutiron (…) las otras dos. t.389 Begoña: Al echar toda […] toda la cantidad de hígado, lo que pasa es que […] hay demasiado hígado y poca agua[…] t.391 Begoña: […] al echarle más agua volvería a reaccionar. Mientras Belén escribe el informe, el resto del grupo habla de otras cosas, cuando termina de escribir, les pregunta si realizaron el experimento propuesto por Begoña, puesto que ella no estaba atenta a lo que hacían sus compañeras. t.436 Belén: Probasteis a echarle más agua (…) t.437 Beatriz: ¿Al que tiene más hígado? t.438 Belén: ¡Claro! Para ver si reaccionaría. Retomando la actividad, piden agua oxigenada para realizar este nuevo experimento, que denominamos, Exp.B4 “Introducir más cantidad agua oxigenada en el tubo del Exp.B3” (figura 5.20). Realizan este experimento que consiste en añadir una cantidad de agua oxigenada (fresca) al tubo que contiene los productos del Exp.B3. Al interpretar los resultados, PARA LA REACCIÓN Hígado (nuevo) + Resultado Exp.B2 (hígado) + Capítulo 5: Resultados 151 porque observan que vuelve a reaccionar, concluyen que se había detenido la reacción en el Exp.B3 porque había demasiado hígado y poco sustrato. Figura 5.20: Procedimiento para comprobar si se reactiva la reacción al añadir agua oxigenada en el tubo con los productos del Exp.B3. Exp.B4 “Introducir más cantidad agua oxigenada en el tubo del Exp.B3” Por tanto, aceptan la Hip.B2 “se acabó el sustrato” [el hígado sigue teniendo enzimas]. A esta conclusión llegan a partir de los resultados de:  Exp.B1 “Añadir agua oxigenada en los restos de la Act.1” (hígado), al observar que se produce reacción al añadir agua oxigenada a los productos de la Act.1 (hígado), como indica Beatriz (t.386) No, […] el hígado viejo al añadirle […] agua reaccionó. Por eso está confirmada nuestra hipótesis, es decir, si añaden sustrato (agua oxigenada) reacciona, por lo que se había acabado el sustrato,  Exp.B2 “Introducir nuevas muestras en agua oxigenada”, al observar que se produce reacción al añadir hígado a un tubo que contiene agua oxigenada,  Exp.B3 “Introducir más cantidad de hígado en el tubo del Exp.B2 con hígado”, al observar que se detiene la reacción, como expone Begoña (t.320) Non reacciona, porque ya hay mucho, es decir, que si añaden más enzima al tubo que aún está reaccionando (agua oxigenada + hígado) y para la reacción, será porque hay demasiado enzima y poco sustrato, y  Exp.B4 “Introducir más cantidad agua oxigenada en el tubo del Exp.B3”, al observar que se reactiva la reacción detenida en el Exp.B3, es decir, al añadir más agua + Agua oxigenada (fresca) REACCIONA Restos del Exp.B3+ Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 152 oxigenada fresca (sustrato) vuelve a reaccionar lo que confirma que se acabó el sustrato. En este momento dan por validadas sus hipótesis llegando a la resolución del problema. En la figura 5.21 representamos, a modo de resumen, todo el procedimiento realizado hasta aceptar la Hip.B2 “se acabó el sustrato” [el hígado sigue teniendo enzimas]. Por último, consideramos que la calidad del proceso de indagación es alta. Para contrastar sus hipótesis, que son pertinentes, plantean cuatro experimentos diferentes al realizado en la Act.1. Aunque realizan un protocolo diferente al referencial, los resultados que obtienen son similares al referencial. Además, es importante que se planteen que existe un problema cuando los resultados que obtienen de ambas muestras (hígado y patata) no coinciden, por lo que intentan generar una hipótesis explicativa. Todo ello, teniendo en cuenta que para ellas la anomalía se produce en el hígado y, en consecuencia, eligen como “correcto” el primer resultado que obtienen (patata). Por ello no repiten esta e intentan encontrar alguna explicación para el caso del hígado, cuando lo normal sería que el caso de la patata fuera el “incorrecto” ya que, formalmente, no parece coincidir con la información teórica aportada en la hoja de ayuda. Capítulo 5: Resultados 153 Figura 5.21: Procedimiento de los experimentos realizados por el grupo B para demostrar la causa por la que se detiene la reacción del agua oxigenada con catalasa contenida en la muestra de hígado, Act.2 “Porque parou a reacción co fígado?” PARA LA REACCIÓN Hígado (nuevo) REACCIONA Hígado (nuevo) Exp.B2 “Introducir nuevas muestras en agua oxigenada” + Agua oxigenada (fresca) + ++ Agua oxigenada (fresca) REACCIONA Exp. B3“Introducir más cantidad de hígado en el tubo del Exp.B2con hígado” Exp.B4“Introducir más cantidad agua oxigenada en el tubo del Exp.B3” Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 256 que denominamos modelo E1 “el tejido se descompone”, el cual interpretamos a partir de su argumento representado en la figura 5.44, este modelo implica la detención de la reacción debido a que el enzima se agota. No obstante, la idea que tienen de los enzimas es errónea, para ellas el enzima es toda la muestra y lo denominan ‘tejido’, además, consideran que el motivo de que se detengan las reacciones está producido por el deterioro de las muestras. Tanto Estela como Elisa consideran que este modelo está incompleto por lo que lo modifican elaborando un segundo modelo, que denominamos modelo E2 “la reacción depende de la cantidad de sustrato” (si hay menos líquido hay más intensidad de reacción). Este modelo lo interpretamos a partir del argumento representado en la figura 5.45, en el cual para justificar su conclusión emplean los datos empíricos (observación de la detención de las reacciones porque no hay burbujas) y los datos tomados de la tarea (aumento de la concentración de sustrato), t.121 Elisa: A ver, a velocidade de reacción aumenta repentinamente. O sea que[…] aumenta, ¿no?[…] co aumento da concentración do sustrato por que abunda a enzima li[…] e dispoñible[…] t.123 Elisa: […] para unir ao sustrato[…] engadido Estela explica las diferencias en las reacciones enzimáticas comparando la cantidad de sustrato con la cantidad de reacción, es decir, justifica que cuanto menos líquido hay (sustrato) la reacción que se produce es más intensa, porque hay más cantidad de enzima, (Estela, t.184) O sea, que cuanto menos líquido hay más […] cantidad de reacción por […] hay más cantidad de enzima porque el líquido que es menos […]. A partir de lo cual Elisa concluye que si hay menos líquido la intensidad de la reacción es mayor (Elisa, t.185) O sea, que si hay menos líquido hay más reacción, sin darse cuenta que influye en la duración y no en la velocidad de reacción. Un aspecto interesante de este grupo es que, para justificar su conclusión (Elsa, t.213) Descomponse, acabando así coa enzima, Elsa hace una selección de situaciones cotidianas con las que establece un modelo analógico. Esto concuerda con lo indicado por Justi (2006): “Simultáneamente a la organización de estas experiencias (con relación al objeto a modelar) en la mente del individuo, tiene lugar la selección de los aspectos de la realidad que se usarán para describir el “objeto” a modelar” (p. 177). Este modelo analógico, que denominamos modelo E3 “analogía de Elsa”, lo interpretamos a partir de su argumento representado en la Capítulo 5: Resultados 257 figura 5.46. t.219 Elsa: Sí, a ver, (…) no muy altas, […] imagínate que el sustrato es un vaso de agua, y […] tenemos una pastilla […] una pastilla, y la echamos en agua, cuando la pastilla se acaba […] ya no hay reacción […] Comparando los elementos del modelo escolar con los elementos del modelo analógico de Elsa, que se muestra en la figura 5.51, entendemos que el agua corresponde al sustrato (comparación de líquido con líquido), la pastilla al enzima (comparación de sólido con sólido, hígado/patata) y cuando dice “ya no hay reacción” (ya no hay burbujeo), se refiere a que se detiene la reacción, centrándose en aspectos macroscópicos. Figura 5.51: Comparación de los elementos del modelo escolar con el modelo E3 “analogía de Elsa”, expresado por Elsa en su intervención t.219. Con esta analogía podemos interpretar, que Elsa lleva a cabo experimentos mentales, ya que describe lo que piensa que está pasando con las muestras en el agua oxigenada. Consideramos que este modelo analógico es una modificación del primer modelo E1 “el tejido se descompone” y aunque interpretamos que la pastilla es el enzima, puede que ella no lo tenga El sustrato es un vaso de agua y tenemos una pastilla cuando la pastilla se acaba ya no hay reacción S E se acaba E se detiene la reacción elementos modelo escolar la echamos en agua y S Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 258 tan claro y compare la pastilla con la muestra animal (hígado). Un aspecto negativo de esta analogía es la comparación de la pastilla con el enzima, mientras la pastilla desaparece, la muestra de hígado se deteriora, pero no desaparece, aunque ella considere que la descomposición provoque que el enzima se acabe, como dice en su intervención (Elsa, t.213) “Descomponse, acabando así coa enzima”. Así identificamos dos modelos consensuados: modelo E1 “El tejido se descompone” modelo E2 “La reacción depende de la cantidad de sustrato” Y un modelo analógico expresado por Elsa (t.219): modelo E3 “Analogía de Elsa” Los resultados que obtienen de su experimento, Exp.E2 “Introducir una cantidad mayor de agua oxigenada en una muestra con una porción menor de enzima (hígado y patata) que en la experiencia de la Act.1”, no les permiten demostrar la detención de las reacciones, de modo que no llegan a resolver el problema. Consideramos que esto ocurre porque la percepción que tienen del problema no concuerda con lo planteado en la tarea. No alcanzan los objetivos de la actividad, ya que no consideran el rango de validez ni las limitaciones de su modelo, al no realizar ninguna prueba para comprobar si sus modelos dan una explicación al porque se detienen las reacciones. Por tanto, no llegan a determinar ninguna de las posibles causas por las que se produce la detención de las reacciones ocurridas en la Act.1 “Acción catalítica de los enzimas”. Cuando analizamos el uso del modelo en su informe escrito, interpretamos que emplean como modelo consensuado el modelo E1 “el tejido se descompone”, puesto que para integrarlo en el informe deben estar de acuerdo todos los componentes del grupo. Con este modelo indican que las causas por las cuales se detienen las reacciones son debidas a que el enzima, que consideran ‘tejido’, se descompone a sí mismo en la reacción cuando entra en contacto con el sustrato, y la descomposición total provoca la detención de la misma “A reacción finaliza cando o encima descomponse o seu tecido totalmente en contacto co substrato” (informe Act.2, 1º párrafo). Además, cuando escriben el informe elaboran, como complemento a su modelo sobre la descomposición del ‘tejido’, su segundo modelo consensuado, el modelo E2 Capítulo 5: Resultados 259 “la reacción depende de la cantidad de substrato”, representado la figura 5.52. “A reacción aumenta ou disminue dependendo da cantidade do substrato. - Aumenta que cando a cantidade de substrato e semellante (algo maior) o encima. - Cando a diferencia de volúmenes e maior a reacción é mais leve” En general, se comprueba que el grupo es capaz de elaborar modelos, así elaboran el modelo E1 y cuando realizan experimentos mentales y consideran que el resultado no es correcto, elaboran un segundo modelo, modelo E2, que complementa al modelo E1. Además, una estudiante, Elsa, elabora un modelo analógico como explicación al modelo E1, utilizando aspectos conocidos de la realidad. En la figura 5.52 se representan los modelos elaborados por el grupo y su correspondencia con el modelo escolar. De este modo comprobamos que el modelo E1 “el tejido se descompone” y el analógico E3 “analogía de Elsa” guardan cierto parecido con el modelo escolar, salvo que las alumnas consideran que se descompone el enzima en lugar de recuperarse al finalizar la reacción. En cuanto al modelo E2 “la reacción depende de la cantidad de substrato” no contempla la causa por la que se detienen las reacciones, ya que con el modelo E2 explican las diferencias en la velocidad de reacción. Observamos que durante el proceso de modelización, la construcción del modelo se va alejando del referencial, por lo que no se aprecia un progreso en el uso del modelo, lo cual no les permite dar una explicación al problema. No obstante, el modelo analógico construido por Elsa se asemeja bastante al referencial. [informe Act.2, 2º párrafo] Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 260 Figura 5.52: Representación de los modelos elaborados por el grupo E A reacción depende da cantidade de sustrato por tanto a diferencia dos volúmenes entre o substrato e o encima fai variar aumenta cando a cantidade de substrato é semellante o encima disminue cando a diferencia de volúmenes é maior o tempo de reacción a cantidad de reacción el sustrato es un vaso de agua y tenemos una pastilla cuando la pastilla se acaba no hay co substrato en contacto o encima descomponse o seu tecido totalmente cando finaliza modelo E1“el tejido se descompone” modelo E2“la reacción depende de la cantidad de sustrato”modelo E3“analogía de Elsa” S E se acaba E se detiene la reacción elementos modelo escolar la echamos en agua y Capítulo 5: Resultados 261 5.5.4. Discusión y conclusiones parciales del grupo E Después de analizar los tres procesos de argumentación, indagación y modelización y obtener los resultados del grupo E, respondemos a las preguntas de investigación planteadas. 1ª pregunta de investigación: ¿Cuál es la calidad de los argumentos que emplean los estudiantes en la resolución del problema? En este grupo se reconstruyen tres argumentos esenciales para el análisis de la argumentación. En su primer argumento, en el que llegan a la conclusión de que el “tejido está descompuesto”, observamos que utilizan dos tipos de pruebas para justificar los datos: pruebas empíricas, obtenidas de la observación del deterioro de la muestra de hígado, y pruebas teóricas con las que consideran que las muestras (hígado y patata) son los enzimas que denominan ‘tejidos’ y que son los causantes, junto con el ‘agua’, del deterioro observado, vinculando la detención de las reacciones con el deterioro de las muestras. Por tanto, consideramos que esta prueba teórica no es apropiada ya que el enzima catalasa no es un tejido, sino que está contenido en el tejido, tanto animal (hígado) como vegetal (patata). En su segundo argumento, las pruebas que aportan para llegar a su segunda conclusión, “la reacción depende de la cantidad de sustrato”, tampoco son apropiadas, pues no justifican la detención de las reacciones. En su tercer argumento, Elsa explica la detención de la reacción mediante una analogía, en la que compara los reactivos implicados en la descomposición del agua oxigenada catalizada por el enzima catalasa con un vaso de agua [sustrato] y una pastilla efervescente [enzima], consideramos que esta analogía es más útil que apropiada, por ello consideramos que las pruebas que utiliza en esta analogía no son apropiadas por los aspectos negativos (según Glynn, Britton, Semrud-Clikeman, y Muth., 1989 y Harrison, 2008) ya que la pastilla desaparece y el hígado se deteriora, pero el enzima permanece funcional. En resumen, los tres argumentos inferidos son de calidad baja. En el análisis del proceso de argumentación observamos que: a) ninguno de los tres argumentos reconstruidos aportan pruebas apropiadas, b) Elsa utiliza una analogía para explicar su argumento a favor del motivo por el que cree que se detienen las reacciones, utilizando experiencias de la realidad, en la que usa un calificador modal para expresar la fuerza que le confiere a la justificación, c) no contraargumentan ningún argumento propuesto por otro estudiante y d) no refutan las conclusiones de sus compañeras. Lo cual, siguiendo a Osborne et al. (2001), pone de manifiesto la escasa calidad de argumentación de este grupo. Las integrantes del grupo se Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 262 muestran conformes con lo expuesto por sus compañeros, y una consecuencia de ello, puede ser el hecho de que no tengan que demostrar por qué sus razonamientos son correctos, de modo que la argumentación, como proceso de persuasión, no juega un papel esencial para dar con la resolución del problema planteado. 2ª pregunta de investigación: ¿En qué medida las líneas argumentativas les llevan a conclusiones acordes con el enunciado del problema? Al establecer las líneas argumentativas, observamos que de los datos (implícitos en la 1ª tarea) les llevan a seguir dos líneas argumentativas que les llevan a conclusiones de 1er nivel, las cuales son analizadas mentalmente para llegar a la siguiente conclusión [2º nivel]. La conclusión de 2º nivel, el tejido se descompone, acabando con el enzima, correspondiente a la 1ª línea argumentativa, es coherente con el enunciado problema planteado porque sigue un razonamiento encaminado a la determinación de las causas de la detención de las reacciones. No obstante, las pruebas con las que justifican su conclusión son inapropiadas al considerar al enzima como tejido que ayuda a provocar su descomposición cuando contacta con el sustrato. Por tanto, consideramos que esta línea argumentativa es no adecuada. Siguiendo su segunda línea argumentativa, consideramos que su conclusión de 2º nivel, la reacción depende de la cantidad de sustrato, no es adecuada al no ser coherente con el enunciado del problema, porque no les lleva a determinar las causas por las que se detienen las reacciones. 3ª pregunta de investigación: ¿En qué medida las hipótesis que formulan son pertinentes para resolver el problema? Los datos implícitos en la Act.1 y las pruebas aportadas para sus conclusiones les llevan a formular dos hipótesis. La primera hipótesis que formulan Hip.E1 “el tejido está descompuesto” la podemos considerar pertinente para el problema planteado, ya que podría ser una posible causa de la detención de las reacciones. Sin embargo, engloba una idea errónea, como ya se comentó anteriormente, ya que vinculan la descomposición del enzima que denominan ‘tejido’ con la detención de la reacción, posiblemente debido a que coincide la detención con el deterioro de las muestras. Además, consideran que las muestras (hígado y patata) son los enzimas, y no que los enzimas están contenidos en dichas muestras. La segunda hipótesis que formulan, Hip.E2 “si hay menos líquido hay más reacción”, no es pertinente con la tarea propuesta ya que no responde a la pregunta sobre la detención de las reacciones, esta hipótesis está relacionada con la cinética de las reacciones enzimáticas, con la velocidad de Capítulo 5: Resultados 263 las reacciones y no con su detención. Por tanto, ninguna de las hipótesis está encaminada a dar una respuesta a por qué se detienen las reacciones. 4ª pregunta de investigación: ¿En qué medida los estudiantes son capaces de diseñar un experimento para contrastar sus hipótesis? De las dos hipótesis que formulan sólo proponen un diseño experimental para poner a prueba la segunda hipótesis Hip.E2 “si hay menos líquido hay más reacción”. El experimento que realizan no requirió un diseño propiamente dicho, pues simplemente modifican la experiencia de la Act.1, controlando las variables independientes “cantidad de agua oxigenada” y “cantidad de muestra con enzima” simultáneamente, variando las cantidades de reactivos utilizados para comparan las reacciones producidas al realizar su Exp.E2 con la experiencia de la Act.1. Esto supone un problema de control de variables, por lo que consideramos que, según el desarrollo de esquemas de pensamiento (Shayer y Adey (1984), este grupo está en el estadio 2B concreto avanzado. Sin embargo, aunque el experimento sea adecuado para comprobar la hipótesis Hip.E2 es poco adecuado para la resolución del problema que les planteamos, ya que los resultados que obtienen al realizar este experimento no les permite determinar las posibles causas de la detención de las reacciones. A pesar de todo, consideran que el resultado es el correcto, y en ningún momento se plantean que podrían realizar otro tipo de experimento utilizando los productos de las reacciones de la Act.1 “Acción catalítica de los enzimas”. Por ello, concluimos que la calidad del proceso de indagación es baja. 5ª pregunta de investigación: ¿Cómo construyen, evalúan y modifican sus modelos? La construcción de su primer modelo E1 “el tejido se descompone” tiene lugar a partir de los datos implícitos en la Act.1, es decir, de la observación de que las reacciones ocurridas en dicha actividad están paradas y de la observación del deterioro de las muestras. Observamos que las integrantes del grupo son capaces de llevar a cabo experimentos mentales para comprobar si su modelo consensuado es adecuado, y cuando consideran el resultado incorrecto modifican ese modelo, como en el caso de Estela y Elisa, que consideran que el modelo E1 “el tejido se descompone” no es completo, por lo que, utilizando datos de la hoja de ayuda, lo modifican estableciendo el modelo E2“la reacción depende de la cantidad de sustrato”. Consideramos que esta modificación, aunque no les permita llegar a resolver el problema, sí les permite modificar el conocimiento de las reacciones enzimáticas, ya que, al estimar que Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 264 sus experimentos mentales no permiten dar una respuesta correcta, recurren a la información aportada para completarlo, elaborando así, el modelo E2. Además, una de las integrantes del grupo, Elsa, construye un modelo analógico (modelo E3) en el que utilizan aspectos de la realidad para explicar el “objeto” a modelar (Justi, 2006), es decir, para enfatizar su primer modelo consensuado, modelo E1 “el tejido se descompone”. Después de llevar a cabo su prueba experimental para contrastar sus hipótesis, observamos que no descartan ninguno de los modelos que usan, lo que nos indica, que no tuvieron en cuenta que sus modelos no explican el por qué se detienen las reacciones, es decir, no consideraron la validez ni las limitaciones de sus modelos. 6ª pregunta de investigación: ¿En qué medida los modelos elaborados por los estudiantes permiten explicar la detención de las reacciones enzimáticas? Como indicamos en el ítem anterior, consideramos que estas alumnas no desechan ninguno de los dos modelos, lo cual nos da una idea de que no han tenido en cuenta las limitaciones de los modelos para dar respuesta al problema propuesto, pues de haberlo hecho, se hubieran percatado de que el modelo E1 “el tejido se descompone”, aunque no sea muy adecuado, sí les podría llevar a generar una explicación al porqué de la detención de las reacciones. En el caso del segundo modelo E2“la reacción depende de la cantidad de sustrato”, lo hubiesen descartado pues con él sólo están explicando la velocidad de reacción, como variable de la cinética enzimática, pero con ello no explican si las reacciones se detienen y por qué. A la vista de los resultados, podemos concluir que las alumnas utilizan de forma incompleta el modelo escolar de la interacción enzima-sustrato, ya que al dar una explicación al por qué se detienen las reacciones se centran mayoritariamente en la cantidad de sustrato y en la diferencia en las velocidades de reacción, por lo que esto les lleva a tener una visión parcial del proceso. Por tanto, no se aprecia un progreso relevante en el uso del modelo lo que ocasiona que no determinen las causas por la cual se detienen las reacciones. III CONCLUSIONES E IMPLICACIONES EDUCATIVAS Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 272 5. Una gran parte de las hipótesis formuladas les permiten resolver el problema. Todos los grupos formulan más de una hipótesis, en su mayoría pertinentes para el enunciado del problema, es decir, hipótesis que muestran posibles causas por las que se detienen las reacciones. Es de resaltar que los grupos A y B formulan hipótesis rivales, con las que pretenden comprobar cuál de los dos componentes de la reacción ‘se termina’ para que se detengan las reacciones. El grupo C formula cuatro hipótesis, pero sólo comprueba dos, una que no está enfocada a la resolución del problema y la otra que les permite dar una respuesta a dicho problema. Sin embargo, las hipótesis que contrastan los grupos D y E no les llegan a dar una respuesta al problema que les planteamos, ya que éstas no están enfocadas a la detención de las reacciones, sino a la diferencia en las velocidades de reacción. 6. Todos los experimentos diseñados por los grupos fueron acordes a las hipótesis que querían contrastar. Cuando analizamos los diseños experimentales que realizan los estudiantes para contrastar sus hipótesis, observamos que son capaces de planificar experimentos, unos más sofisticados que otros, que les permiten contrastar sus hipótesis. Es de destacar el diseño experimental realizado por el grupo A, utilizando los productos de la Act.1, planificaron dos experimentos para demostrar cuál de los dos componentes de la reacción causa la detención de la reacción, además de planificar otro experimento para validar los resultados obtenidos de su Exp.A2“Introducir muestras nuevas en el líquido que quedó de la reacción del día anterior”. El grupo B diseña cuatro experimentos, de los cuales el primero Exp.B1 “Añadir agua oxigenada a los productos de Act.1” lo planifican para contrastar su hipótesis Hip.B1 “se acabó el enzima”, el segundo experimento (Exp.B2 “Introducir nuevas muestras de agua oxigenada”) lo realizaron para comprobar si las muestras nuevas contenían enzima y los otros dos (Exp.B3 “Introducir más cantidad de hígado en el tubo del Exp.B2 con hígado” y Exp.B4 “Introducir más cantidad de agua oxigenada en el tubno del Exp.B3”) los planificaron para observar qué pasaba al realizarlos sin predecir los posibles resultados que podrían obtener. El grupo C diseña dos experimentos para contrastar dos de sus cuatro hipótesis formuladas. El Exp.C3 “Introducir las muestras nuevas en agua oxigenada” realizado para comparar las Capítulo 6: Conclusiones e implicaciones educativas 273 velocidades de reacción ocurridas con las muestras en la Act.1 y las ocurridas en este Exp.C3, que les permite contrastar su hipótesis Hip.C3 “el hígado reacciona más rápido porque es más catalizador, la patata reacciona más lento porque es menos catalizador” y el Exp.C4 “Introducir agua oxigenada en los productos de la reacción de la Act.1” acorde con la hipótesis que querían contrastar (Hip.C4 “el sustrato se convierte en producto, el enzima se recupera”). El grupo D modificó el experimento de la Act.1 controlando la variable “cantidad de sustrato” (Exp.D2 “comparar las reacciones ocurridas en la Act.2 y Act.3 con las ocurridas en la Act.1”) para contrastar su Hip.D2 “la reacción depende de la cantidad de sustrato”. Este experimento es adecuado para contrastar dicha hipótesis. El grupo E también modificó el experimento que realizaron en la Act.1 (Exp.E2 “Introducir una cantidad de agua oxigenada en una muestra con una porción menor de enzima (hígado y patata) que en la experiencia de la Act.1”), en el que controlaban las variables “cantidad de agua oxigenada” y “cantidad de muestra con enzima”, para contrastar su Hip.E2 “si hay menos líquido hay más reacción”. Este experimento es adecuado a la hipótesis que querían contrastar. 7. Los grupos son capaces de realizar una indagación con el propósito de resolver el problema planteado, pero sólo la mitad de ellos desarrollan un proceso de indagación de alta calidad. A la vista de los resultados obtenidos del análisis del proceso de indagación, a través de las etapas de investigación del proyecto APU (1984), observamos que la mayoría de los grupos estudiados recorren todas las etapas durante la realización de la actividad. Para resolver el problema planteado, cuya respuesta no es inmediata, los estudiantes deben aplicar sus conocimientos en una nueva situación (Gott y Dugan, 1995), esta nueva situación es la interacción enzima-sustrato. Por tanto, tienen que actuar como científicos, investigando y utilizando estrategias para resolverlo, esto es, tienen que realizar una indagación (NCR, 1996). Observamos que los grupos utilizan diferentes estrategias para obtener resultados que les permitan dar respuesta al problema. El grupo A planifica todo antes de realizar ninguna comprobación. La estrategia del grupo B es ir realizando experimentos, a medida que se le ocurren, para comprobar ‘qué pasa’. Observamos que el grupo C, considera que existe más de una explicación por lo que utiliza la estrategia de no rechazar ninguna vía de investigación, Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 274 llevando a cabo dos. La estrategia que siguen los grupos D y E es muy similar llevan dos investigaciones paralelas, pero, en un momento de la actividad, abandonan una por no tener herramientas suficientes para resolverla, siguiendo la otra investigación. De los cinco grupos analizados, tres (A, B y C) evalúan si los experimentos realizados permiten dar respuesta al problema planteado, lo cual coincide con los tres grupos que desarrollan un proceso de indagación de calidad alta, por establecer hipótesis pertinentes y diseñar experimentos nuevos, es decir, diferentes de lo llevado a cabo en la Act.1. El grupo A diseña un experimento para comprobar la validez de otro. El grupo B, sin intención de evaluar sus experimentos, realiza nuevos experimentos que le llevan a validar los resultados obtenidos. Es interesante que el grupo B, después de evaluar los resultados obtenidos cuando realizan su primer experimento, re-formula su hipótesis para la reacción con la muestra de hígado, siguiendo posteriormente, las etapas de investigación para comprobarla. La evaluación que realiza el grupo C consiste en confirmar sus resultados de forma teórica, apoyándose en la hoja de ayuda. Sólo, los grupos D y E no evalúan si sus experimentos permiten validar los resultados obtenidos, lo que ocasiona que sus procesos de indagación tengan una calidad baja. 8. Los estudiantes son capaces de elaborar modelos para explicar la detención de las reacciones. Los resultados obtenidos del análisis de modelización llevado a cabo por los estudiantes muestran que, de los cinco grupos analizados, tres (A, B y C) dan respuesta al problema planteado, porque la planificación y ejecución de pruebas experimentales para los modelos que elaboran están encaminados a demostrar las causas de la detención de las reacciones. Tanto el grupo D como el grupo E, elaboraron varios modelos. Para los modelos, modelo D2 y modelo D3 (grupo D) y modelo E2 (grupo E), los grupos respectivos planificaron y llevaron a cabo pruebas experimentales enfocadas a la comparación de las diferencias en las velocidades de reacción no a la explicación de la detención de las reacciones. No obstante, si realizaran experimentos mentales y planificaran pruebas experimentales para sus otros modelos, modelo D1 y modelo E1, se darían cuenta de que con ellos podrían dar una explicación a las causas por las que se detienen las reacciones. Una dificultad añadida al proceso de modelización es la elaboración del modelo cuando se trabaja en grupo, lo cual ya ha sido manifestado en anteriores estudios como (Maia y Justi, 2009; Mendonça y Justi, 2011; Blanco Anaya, Justi y Díaz de Bustamante, en prensa). Por lo Capítulo 6: Conclusiones e implicaciones educativas 275 que, para analizar, el proceso de modelización de los grupos, hicimos una modificación del MMD (Justi y Gilbert, 2002) adaptándolo a nuestras necesidades de estudio. Consideramos que, para llegar al modelo consensuado (indicado en nuestro referencial como modelo expresado/consensuado), primero deben elaborar modelos mentales individuales que deben expresar de alguna manera de representación, convirtiéndolos en modelos expresados individuales. Entendemos que, de alguna manera, estos modelos expresados deben ser discutidos y probados de forma experimental para llegar a un acuerdo y elaborar un modelo consensuado (Gilbert, Boulter y Elmer, 2000). No obstante, una de las cuestiones más difíciles es la interpretación de estos modelos consensuados, en cuanto a si están realmente consensuados por el grupo o, si estamos considerando que está consensuado por el hecho de que nadie lo contradice (Mendonça y Justi, 2011; Blanco Anaya, Justi y Díaz de Bustamante, en prensa). 9. La mayoría de los grupos considera el rango de validez y las limitaciones de sus modelos. De los cinco grupos analizados, tres de ellos, A, B y C, comprueban el rango de validez de sus modelos. Esta comprobación es importante por que permite a los estudiantes entender que puede existir más de un modelo para la misma situación y que los modelos pueden ser modificados (Justi, 2006). Los integrantes del grupo A tienen la necesidad de comprobar si con sus pruebas experimentales pueden validar sus modelos, para ello, deciden realizan la misma experiencia de la Act.1 para asegurarse de que las muestras aportadas para las Act.2 y Act.3 tienen enzimas. El grupo B no explicita la necesidad de validar sus modelos, no obstante, las pruebas experimentales que realizan, casi espontáneamente, les llevan a validarlos. En el caso del grupo C, validaron su modelo C4 de forma teórica, apoyándose en la información aportada en la hoja de ayuda. 10. A lo largo del proceso de modelización se aprecia una modificación en el conocimiento de la interacción enzima-sustrato. Consideramos que el proceso de modelización llevado a cabo por los estudiantes les permite modificar su conocimiento sobre la interacción enzima-sustrato, porque al elaborar sus modelos los expresan y realizan predicciones con ellos (García-Rodeja Gayoso y Lima de Oliveira, 2012). Observamos en todos los grupos analizados que, partiendo de la experiencia con el objeto a modelar (Act.1) y de aspectos de la realidad usados para la elaboración del Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 276 modelo, son capaces de expresar un modelo (expresado/consensuado) el cual ponen a prueba al realizar experimentos mentales que posteriormente ejecutan para comprobar si con ese modelo pueden explicar la detención de las reacciones. Entendemos que, después de realizar experimentos y al interpretar los resultados obtenidos como incorrectos son capaces de modificar sus modelos consensuados. Además, en el caso de obtener un resultado incorrecto, en los experimentos que planificaron y llevaron a cabo, llegan a rechazar el modelo. Por tanto, consideramos que al modificar y/o rechazar sus modelos están modificando su conocimiento (Justi y Gilbert, 2002; Morrison y Morgan, 1999) de la interacción enzima-sustrato. Un caso especial es el grupo C, cuyas integrantes no modifican ni rechazan los cuatro modelos consensuados que construyen, de los cuales descartan dos modelos porque no los comprueban y aceptan los otros dos. Sin embargo, su proceso de modelización les permite modificar su conocimiento sobre la interacción enzima-sustrato, ya que durante el proceso de modelización se observa un progreso en la construcción del modelo, ya que cuando finalizan la actividad el modelo construido se ajusta al referencial. Un caso particular es Elsa (grupo E) quien generó una analogía espontánea, constituyendo, un modelo analógico a partir de la comprensión de un dominio más familiar (Oliva y Aragón, 2009; Wong, 1993). Elsa hace una comparación explícita del fenómeno con el sistema análogo para explicar a sus compañeras y ayudarles a comprender la noción de reacción enzimática, desde su punto de vista familiar y conocido, como indica en su estudio de Dagher (1995). En nuestra propuesta didáctica no utilizamos analogías para explicar a los estudiantes el funcionamiento de las reacciones enzimáticas, por lo que consideramos que al hacer esta analogía adquiere y ayuda a adquirir, a sus compañeras, una mejor comprensión de la interacción enzima-sustrato. Lo cual coincide con lo indicado por Duit y Glynn (1996) que las analogías ayudan a comprender lo abstracto mediante el uso de objetos cotidianos. 11. La información aportada en la hoja de ayuda desvía a los estudiantes del problema planteado. De los cinco grupos analizados, tres de ellos (C, D y E) están influenciados por la información aportada en la hoja de ayuda en relación a las velocidades de reacción. Esta influencia provoca que desvíen su atención del problema planteado por lo que las hipótesis que formulan no permiten llegar a una resolución del mismo. El grupo D y el grupo E enfocan su investigación en la comparación de las diferencias en las velocidades de reacción entre las reacciones Capítulo 6: Conclusiones e implicaciones educativas 277 ocurridas en la Act.1 y las ocurridas en sus experimentos realizados para Act.2 y Act.3. El grupo D se centra, simplemente, en la cantidad de sustrato añadido (Hip.D2 “la reacción depende de la cantidad de sustrato”), por lo que deciden controlar la variable “cantidad de sustrato” y el grupo E, además de controlar la variable “cantidad de agua oxigenada”, decide controlar la variable “cantidad de muestra con enzima” (Hip.E2 “si hay menos líquido hay más reacción”). Sin embargo, el grupo C enfoca su investigación parcialmente en las velocidades de reacción cuando formula su Hip.C3 “el hígado reacciona más rápido porque es más catalizador, la patata reacciona más lento porque es menos catalizador”. En esta parte de su investigación, lo que pretenden demostrar es que las muestras de hígado y de patata reaccionan a diferente velocidad. 12. Surgen ideas alternativas relacionadas con la interacción enzima-sustrato. Hemos detectado que algunos grupos presentan dificultades relacionadas con el proceso de la interacción del enzima con el sustrato. En el grupo C, se detectaron dos ideas alternativas referentes a: 1) la función de los enzimas, pues consideran que los enzimas son catalizadores que frenan la reacción, posteriormente modificaron esta idea cuando expusieron su Hip.C3 en la que indicaban que las reacciones que se producían a mayor velocidad son más catalizadores que los que se producen a menor velocidad, y 2) la confusión en el concepto de desnaturalización y agotamiento, considerando que los enzimas se desnaturalizan porque se acaban. En el grupo D, identificamos dos ideas alternativas referentes a: 1) consideran que el oxígeno que se libera en la reacción proviene de las muestras (hígado y patata), en lugar de entender que se desprende del agua oxigenada y, 2) la consideración de que en el momento en que todo el enzima está en forma de complejo enzima-sustrato se detiene la reacción, cuando lo que ocurre es que está la reacción en su velocidad máxima. En el grupo E, observamos que sus argumentos llevan implícitos tres ideas alternativas: 1) al enzima lo denominan ‘tejido’, 2) consideran que el enzima interviene en la descomposición de las muestras al observar que éstas están deterioradas y, 3) consideran que toda la muestra (hígado y patata) es el enzima y no que el enzima está contenido en la muestra. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 278 En general, se ha percibido que la comprensión del estado de transición en forma de complejo enzima-sustrato y la recuperación del enzima una vez finalizada la reacción es compleja, lo cual coincide con las dificultades indicadas en el estudio llevado a cabo por Shi et al. (2010). Un aspecto que debe tenerse en cuenta es que el empleo del término “agua oxigenada” provoca imprecisiones en el lenguaje e incluso induce a confusiones al dar la idea de que es agua que tiene oxígeno disuelto en ella y no de que es un compuesto químico diferente. Con el empleo de “peróxido de hidrógeno” probablemente se evitarían estas confusiones. 13. Los estudiantes son capaces de realizar una actividad abierta relacionada con la interacción enzima-sustrato, a pesar de tener poca experiencia en relación a este tema. Nuestra propuesta didáctica es una actividad experimental, de tipo investigativo, cuyo grado de apertura es 2 (Herron, 1971) y posee una complejidad cognoscitiva que requiere de una determinada capacidad conceptual. Considerando que los participantes de nuestro estudio cursaban 4º ESO y se encuentran entre el nivel cognoscitivo concreto avanzado (2B) y formal inicial (3A) (Shayer y Adey, 1986), los resultados obtenidos del análisis nos muestran que estudiantes fueron capaces de aportar pruebas, diseñar experimentos y usar el modelo de interacción enzima-sustrato para la resolución del problema, es decir, poseen las capacidades para resolver el problema, desarrollando su competencia científica pese a que la temática abordada no está presente en su currículo. 6.2. IMPLICACIONES EDUCATIVAS Las implicaciones educativas extraídas de las conclusiones expuestas anteriormente se comentan a continuación. De las conclusiones 1, 2, 3 y 4 derivan las siguientes implicaciones educativas: Consideramos que es importante promover en el aula de ciencias situaciones que favorezcan el proceso argumentativo, y, al igual que Jiménez Aleixandre (2008), opinamos que la argumentación y el aprendizaje de la ciencia deben estar conectados, porque la argumentación debe favorecer el entendimiento de la ciencia, evaluar su propio conocimiento y discutirlo entre iguales. Asimismo, trabajando en pequeño grupo, en el contexto de aula-laboratorio, se consigue la implicación de los estudiantes en el proceso de argumentación lo que contribuye a la construcción del conocimiento compartido (Candela, 1991). Capítulo 6: Conclusiones e implicaciones educativas 279 Otra implicación educativa es que, este tipo de actividades, permite a los estudiantes involucrarse en estrategias heurísticas para aprender a razonar, al tiempo que, al construir sus argumentos, exterioricen su razonamiento dando acceso al mismo (Kelly, Regev y Prothero, 2007), lo que les permitirá la evaluación y el mejoramiento de sus argumentos (Kelly y Takao, 2002; Henao y Stipcich, 2008). De las conclusiones 5, 6 y 7 resultan las siguientes implicaciones educativas: Como indicamos anteriormente, en nuestra propuesta didáctica son los estudiantes los que deben establecer el procedimiento, analizando los datos para responder al problema planteado (Bell, Maeng y Peters, 2010), usando sus capacidades de pensamiento para realizar una actividad sin protocolo (Tenreiro-Vieira y Marques Vieira, 2006). De los resultados obtenidos, observamos que si le damos a los estudiantes la oportunidad de actuar como científicos éstos son capaces de realizar investigaciones que les lleven a una conclusión, a partir de la interpretación los datos y aportando pruebas, para elaborar hipótesis, diseñar experimentos, definir e identificar variables, evaluar resultados y comunicar conclusiones. A veces la interpretación de los datos es errónea (Kanari y Millar, 2004) o no evalúan los resultados obtenidos, provocando la desviación del problema que deben resolver (Puntambekar y Kolodner, 2005), por lo que el apoyo del docente se hace necesaria. De las conclusiones 8, 9 y 10 surgen las siguientes implicaciones educativas: Estamos de acuerdo con Blanco Anaya, Justi y Díaz de Bustamante (en prensa) en que uno de los aspectos más favorables del proceso de modelización consiste en dar a los estudiantes la oportunidad de exteriorizar sus ideas, permitiendo de esta manera, identificar ideas alternativas. En nuestra opinión, se deben diseñar actividades que promuevan la construcción y utilización de modelos. Debido a que la finalidad de construir el modelo consiste en explicar los aspectos significativos de un fenómeno del mundo físico (Bower y Morrow, 1990), en nuestra propuesta, para explicar las posibles causas de la detención de las reacciones del agua oxigenada con enzima catalasa (hígado y patata). En este proceso los estudiantes adquieren conocimientos que formarán parte de las experiencias del individuo sobre el objeto a modelar (Justi y Gilbert, 2002) y, cuando se aplique se puede aprender sobre la realidad que representa dicho modelo (Morrison y Morgan, 1999). Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 280 En este estudio se ha demostrado que las actividades en las que está implicada la elaboración de modelos para resolver problemas, tienen una ventaja, permiten a los estudiantes activar diferentes modelos, lo que les lleva a generar diferentes explicaciones, que pueden ser más o menos complejas sobre el conocimiento en cuestión, en nuestro caso, la interacción enzimasustrato. Por eso, al igual que otros autores, consideramos que la construcción y uso de modelos es una herramienta importante para el aprendizaje de la ciencia (Halloun, 2006; Moreira, Greca y Rodríguez, 2002) y un método clave para el cambio conceptual (Nersessian, 1999; Megalakaki y Tiberghien, 2011). De las conclusiones 11, 12 y 13 surgen las siguientes implicaciones educativas: Consideramos que las actividades abiertas permiten a los estudiantes utilizar el pensamiento lógico y crítico, al mismo tiempo que les permite considerar que pueden existir diferentes explicaciones para un mismo fenómeno (Jiménez Aleixandre, 1998), por lo que se deberían fomentar en el aula. No obstante, debemos tener en cuenta la información que se aporta en la realización de una actividad abierta, puesto que un exceso lleva a que los estudiantes desconfíen de sus propios conocimientos. 6.3. CONSIDERACIONES FINALES Por último, se abordan los aspectos relacionados con las limitaciones que se han encontrado a lo largo del proceso de investigación y las futuras líneas de investigación que suscitan los resultados obtenidos. 6.3.1. Limitaciones de la tesis Las limitaciones de esta tesis son: a) El estudio de casos colectivos no implica que los resultados obtenidos se puedan generalizar a toda la población (Yacuzzi, 2005), ya abordado en la metodología. Sin embargo, la principal ventaja de los estudios de caso es que nos permite conocer, en profundidad (Stake, 2005) y con mejor comprensión, las interacciones que se establecen entre los estudiantes para construir argumentos, modelos, así como el proceso de indagación que siguen para la resolución del problema. Capítulo 6: Conclusiones e implicaciones educativas 281 b) En relación al análisis de la argumentación, la mayor limitación es la naturaleza de este análisis, al ser un proceso interpretativo, nos hemos encontrado dificultades relacionadas con la intencionalidad con la que se expresan los estudiantes, por ejemplo, una prueba podría confundirse con una conclusión, por ese motivo la objetividad del investigador es importante. Para reducir estas dificultades hemos utilizado las directrices establecidas por Kelly, Druker y Chen (1998), con la confianza de hacer este análisis de la forma más objetiva posible. c) Otra limitación, observada al analizar los resultados, está relacionada con la información dada como ayuda para la resolución del problema. Consideramos que aportamos excesiva información sobre la velocidad de reacción en la hoja de ayuda, ya que esto lleva a algunos grupos a plantear el problema en relación a las velocidades de reacción y no a enfocar la resolución del problema a las causas de la detención de las reacciones. 6.3.2. Futuras líneas de investigación Las futuras líneas de investigación, que proponemos a continuación, provienen de los resultados y conclusiones de esta tesis, así como las motivaciones de la autora. La primera línea de investigación está encaminada al análisis de cómo las tres destrezas, argumentación, indagación y modelización, se interrelacionan en la práctica. Ello requiere elaborar una herramienta de análisis de las tres destrezas a la vez, lo cual necesita ser validado. Sin duda, esto enriquecería el análisis pues entendemos que el proceso de argumentación es fundamental para el proceso que les llevará a demostrar si las hipótesis que formulan son adecuadas para resolver el problema. Asimismo, consideramos que en el proceso de modelización están englobadas todas las destrezas, ya que argumentando se evalúan los modelos que construyen, a lo que también contribuye el diseño de experimentos o indagación. Una segunda línea de investigación está enfocada al diseño de actividades relacionadas con el aprendizaje de la cinética enzimática, las dificultades asociadas y su implementación en la enseñanza secundaria. Esta motivación surge durante la realización de este estudio, al observar el escaso número de estudios relacionados con la cinética enzimática en la enseñanza secundaria. Las actividades que nos encontramos, mayoritariamente, son experiencias en las que los estudiantes sólo tienen que seguir un guión. Por lo que, si diseñamos actividades de tipo investigativo, podríamos fomentar en los estudiantes el desarrollo de destrezas, como las Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 288 Ceberio, M., Almudí, J.M., y Zubimendi, J.L. (2014) Análisis de los argumentos elaborados por estudiantes de cursos introductorios de Física universitaria ante situaciones problemáticas. Enseñanza de las Ciencias, 32 (3), 71-88. Ceberio, M., Guisasola, J. y Almudí, J. M. (2005). Revisión de las investigaciones sobre propuestas didácticas en resolución de problemas de física. Enseñanza de las Ciencias, (Extra), 0001-5. Chinn, C. A. y Brewer, W. F. (1998), An empirical test of a taxonomy of responses to anomalous data in science. Journal of Research in Science Teaching, 35, 623–654. Chinn, C. A. y Malhotra, B. A. (2002). Epistemologically authentic inquiry in schools: a theoretical framework for evaluating inquiry tasks. Science Education, 86(2), 175-218. Clement, J. (1989) Learning via model construction and criticism: Protocol evidence on sources of creativity in science. En J. Glover, R. Ronning and C. Reynolds (eds) Handbook of creativity: assessment, theory and research (pp. 341-381). New York: Plenum. Cohen, L., Manion, L. y Morrison, K. (2007). Research methods in education. London: Routledge Falmer. Crujeiras Pérez, B. (2014). Competencias e prácticas científicas no laboratorio de química: participación do alumnado de secundaria na indagación. (Tesis doctoral). Universidade de Santiago de Compostela, Santiago de Compostela. Crujeiras Pérez, B., y Jiménez Aleixandre, M. P. (2012). Participar en las prácticas científicas: aprender sobre la ciencia diseñando un experimento sobre pastas de dientes. Alambique: Didáctica de las ciencias experimentales, 72, 12-19. Crujeiras Pérez, B., y Jiménez Aleixandre, M. P. (2015) Desafíos planteados por las actividades abiertas de indagación en el laboratorio: articulación de conocimientos teóricos y prácticos en las prácticas científicas Enseñanza de las Ciencias, 33 (1), 6384. Curtis, H.; Barnes, N.S.; Schnek, A., y Massarini, A. (2008). Biología (7ª ed.). Buenos Aires: Médica Panamérica. Capítulo 7: Referencias bibliográficas 289 Dagher, Z. R. (1995). Review of studies on the effectiveness of instructional analogies in science education. Science education, 79 (3), 295-312. Dahmer, E. R. (1987). Microcomputer assisted teaching of enzyme kinetics. Biochemical Education, 15 (2), 69-70. Del Re, G. (2000). Models and analogies in science. International Journal for Philosophy of Chemistry, 6 (1), 5-15. Denzin, N. K. y Lincoln, Y. S. (2000). The discipline and practice of qualitative research. En N. K. Dezin y Y. S. Lincoln (Eds.), Handbook of Qualitative Research (pp. 1 -28) Segunda Edición. California: Sage Publications. Díaz de Bustamante, J. y Jiménez Aleixandre, M. P. (1999). Aprender ciencias, hacer ciencias: resolver problemas en clase. Alambique, 6 (20), 9-16. Díaz de Bustamante, J. y Jiménez Aleixandre, M. P. (2006) La apropiación de la cultura científica: prácticas epistémicas en el laboratorio de biología. En: J. Díaz de Bustamante e M. P. Jiménez Aleixandre (Eds) Perspectivas sobre a aprendizaxe das Ciencias e das Matemáticas. Estudos en honor ao Profesor Eugenio García-Rodeja Fernández (5782). Departamento de Didáctica das Ciencias Experimentais. Santiago de Compostela: Universidade de Santiago de Compostela. Driver, R., Newton, P., y Osborne, J. (2000). Establishing the norms of scientific argumentation in classrooms. Science education, 84 (3), 287-312. Duggan, S., y Gott, R. (1995). The place of investigations in practical work in the UK National Curriculum for Science. International Journal of Science Education, 17 (2), 137-147. Duit, R. (1991). On the role of analogies and metaphors in learning science. Science education, 75 (6), 649-672. Duit, R. y Glynn, S. (1996). Mental modelling. En: G. Welford, J. Osborne, y P. Scott, Research in science education in Europe, pp.166-176. UK:Farmes Press. Duschl, R. A. (1995). Más allá del conocimiento: los desafíos epistemológicos y sociales de la enseñanza mediante el cambio conceptual. Enseñanza de las Ciencias 13 (1), 3-14. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 290 Erduran, S., Simon, S. y Osborne, J. (2004). TAPping into argumentation: Developments in the application of Toulmin's argument pattern for studying science discourse. Science education, 88 (6), 915-933. España Talón, J. A. (1984). Biología. BA1. Guía de experiencias. ENOSA. Madrid. Fischer, E. (1894). Einfluss der Configuration auf die Wirkung der Enzyme. Berichte der deutschen chemischen Gesellschaft, 27 (3), 2985-2993. Fuhrman, M., Novick, S., Lunetta, V. y Tamir, P. (1978). The Laboratory Structure and Task Analysis Inventory (LAI). (Technical Report 14). Iowa City, IA: Science Education Center, University of Iowa. Galagovsky, L., y Adúriz-Bravo, A. (2001). Modelos y analogías en la enseñanza de las ciencias naturales. El concepto de modelo didáctico analógico. Enseñanza de las Ciencias, 19 (2), 231-242. García-Rodeja Gayoso, I. y Lima de Oliveira, G. (2012). Sobre el cambio climático y el cambio de los modelos de pensamiento de los alumnos. Enseñanza de las Ciencias, 30 (3), 195-218. Gee, J. P. (2005). La ideología en los discursos: lingüística social y alfabetizaciones [traducción de Pablo Manzano]. Madrid: Morata. Gee, J. P. y Handford, M. (eds.) (2012). The Routledge Handbook of Discourse Analysis. New York: Routdledge. Gibbs, G. (2007). Analyzing Qualitative Data. London: Sage Publications. Giere, R. N. (1999). Using models to represent reality. En L. Magnani, N. J. Nersessian y P. Thagard, Model-based reasoning in scientific discovery, (pp. 41-57). New York: Kluwer Academic/Plenum. Giere, R. N. (2004). How models are used to represent reality. Philosophy of science, 71 (5), 742-752. Gil, D. y Martínez-Torregrosa, J. (1983). A model for problem solving in accordance with scientific methodology. European Journal of Science Education, 5 (4), 447-455. Capítulo 7: Referencias bibliográficas 291 Gilbert. J. K., Boulter, C. J. y Elmer, R. (2000) Positioning models in Science Education and in Design and Technology Education. En: Gilbert J. K. y Buolter, C. J. (eds), Developing models in Science Education. Kluwer. Dordrecht, The Netherlands, 3-17. Glynn, S. M., Britton, B. K., Semrud-Clikeman, M. y Muth, K. D. (1989). Analogical reasoning and problem solving in science textbooks. En J.A. Glover, R.R. Ronning y C.R. Reynolds (eds.). Handbook of Creativity, 383-398. Nueva York: Plenum. Gott, R. y Duggan, S. (1995). Investigative Work in the Science Curriculum. Buckingham: Open University Press. Grandy, R. E. y Duschl, R. A. (2008). Consensus: Expanding the scientific method and school science. En R. A. Duschl y R. E. Grandy (Eds.). Teaching scientific inquiry: Recommendations for research and implementation (pp. 304-325). Rotterdam: Sense Publishers. Greca, I. M. y Moreira, M. A. (1998). Modelos mentales, modelos conceptuales y modelización. Caderno catarinense de ensino de física. 15 (2), 107-120. Grosslight, L., Unger, C., Jay, E., y Smith, C. (1991). Understanding models and their use in science: conceptions of middle and high school students and experts. Journal of Research in Science Teaching, 28 (9), 799-822. Gutiérrez, R. (1996). Modelos mentales y concepciones espontáneas. Alambique: Didáctica de las Ciencias Experimentales, 3 (7), 73-86. Gutiérrez, R. (2004). La modelización y los procesos de enseñanza/aprendizaje. Alambique: Didáctica de las Ciencias Experimentales, 10 (42), 8-18. Halliday, M. A. K. y Martin, J. R. (1993). Writing science: Literacy and discursive power. Pittsburgh, PA: University of Pittsburgh Press. Halloun, I. A. (2006). Modeling theory in science education (Vol. 24). Dordrecht, The Netherlands: Springer. Harré, R. (1986). Grandes experimentos científicos. Madrid: Labor. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 292 Harrison, A. G. (2008). Teaching with analogies: Friends of foes? En A. G. Harrison, y R. K. Coll (Eds.), Using analogies in middle and secondary science classrooms, 6-21. California: Corwin Press. Harrison, A. G. y Treagust, D. F. (2000) A typology of school science models. International Journal of Science Education, 22 (9), 1011-1026. Henao, B. L. (2010). Hacia la construcción de una ecología representacional: aproximación al aprendizaje como argumentación desde la perspectiva de Stephen Toulmin (Tesis doctoral). Universidad de Burgos, Burgos. Henao, B. L. y Stipcich, M. S. (2008). Educación en ciencias y argumentación: la perspectiva de Toulmin como posible respuesta a las demandas y desafíos contemporáneos para la enseñanza de las Ciencias Experimentales. REEC: Revista electrónica de enseñanza de las ciencias, 7 (1), 47-62. Herron, M. D. (1971). The nature of scientific inquiry, School Review, 79, 141-212. Hodson, D. (1992). In search of a meaningful relationship: an exploration of some issues relating to integration in science and science education. International Journal of Science Education, 14 (5), 541-562. Hodson, D. (1994). Hacia un enfoque más crítico del trabajo de laboratorio. Enseñanza de las Ciencias, 12 (3), 299-313. Hodson, D. (2003). Time for action: science education for an alternative future. International Journal of Science Education, 25 (6), 645-670. Hofstein, A. (2004). The laboratory in Chemistry Education: thirty years of experience with developments, implementation and research. Chemistry Education: Research and Practice, 5(3), 247-264. Hofstein, A. y Lunetta, V. N. (2004). The laboratory in science education: Foundations for the twenty‐first century. Science education, 88 (1), 28-54. Hogan, K. y Maglienti, M. (2001). Comparing the epistemological underpinnings of students’ and scientists’ reasoning about conclusions. Journal of Research in Science Teaching, 38 (6), 663-687. Capítulo 7: Referencias bibliográficas 293 Hug, B. y McNeill, K. L. (2008). Use of First‐hand and Second‐hand Data in Science: Does data type influence classroom conversations? International Journal of Science Education, 30 (13), 1725-1751. Ibraim, S. D. S., Mendonça, P. C. C. y Justi, R. (2013). Contribuições dos Esquemas Argumentativos de Walton para análise de argumentos no contexto do Ensino de Ciências. Revista Brasileira de Pesquisa em Educação em Ciências, 1 (1), 159-185. Izquierdo, M. y Adúriz-Bravo, A. (2005). Los Modelos teóricos para la ciencia escolar: un ejemplo de química. Enseñanza de las ciencias, Nº extra. VII Congreso, 1-4. Jiménez Aleixandre, M. P. (1998). Diseño curricular: Indagación y razonamiento con el lenguaje de las ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 16 (2), 203-216. Jiménez Aleixandre, M. P. (2003). Comunicación y lenguaje en la clase deficiencias. En M. P. Jiménez Aleixandre (coord.). Enseñar Ciencias (pp. 55-71). Barcelona:Graó. Jiménez Aleixandre, M. P. (2008). Designing Argumentation Learning Environments. En: S. Erduran y M. P. Jiménez-Aleixandre (Eds.), Argumentation in science education: perspectives from classroom-based research (pp. 91-115). Dordrecht, the Netherlands: Springer. Jiménez Aleixandre, M. P. (2010). 10 Ideas Clave. Competencias en argumentación y uso de pruebas. Barcelona: Graó. Jiménez Aleixandre, M. P., Bravo, B. y Puig, B. (2009). ¿ Cómo aprende el alumnado a usar y evaluar pruebas?. Aula de Innovación Educativa, 16 (186), 10-12. Jimenez -Aleixandre, M. P., Bugallo, A. y Duschl, R. A. (2000). " Doing the lesson" or" doing science": Argument in high school genetics. Science Education, 84 (6), 757-792. Jiménez Aleixandre, M. P. y Díaz de Bustamante, J. (2003). Discurso de aula y argumentación en la clase de ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 21 (3), 359-370. Jiménez Aleixandre, M. P., Díaz de Bustamante, J y Duschl, R. A. (1998). Scientific culture ans school culture: epistemic and procedural components. Trabajo presentado en el Congreso Anual de NARST, San Diego, abril 1998. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 294 Jiménez Aleixandre, M. P. y Pereiro, C. (2002). Knowledge producers or knowledge consumers? Argumentation and decision making about environmental management. International Journal of Science Education, 24 (11), 1171-1190. Jiménez Aleixandre, M. P. y Puig, B. (2013). El papel de la argumentación en la clase deficiencias: Llevando a cabo prácticas científicas. Alambique, Didáctica de las Ciencias Experimentales, 75, 85-90. Jiménez, G., Llobera, R. y Llitjós, A. (2005). Los niveles de abertura en las prácticas cooperativas de química. REEC: Revista electrónica de enseñanza de las ciencias, 4 (3), 2. JohnsonLaird, P. (1983). Mental models. Cambridge, MA: Harvard University Press. Justi, R. (2006) La enseñanza de ciencias basada en la elaboración de modelos. Enseñanza de las ciencias, 24 (2), 173–184. Justi, R. y Gilbert, J. K. (2002) Modelling, teachers' views on the nature of modelling, and implications for the education of modellers. International Journal of Science Education, 24 (4), 369-387. Kanari, Z. y Millar, R. (2004). Reasoning from data: How students collect and interpret data in science investigations. Journal of Research in Science Teaching, 41 (7), 748-769. Kelly, G. J. (2008). Discourse in science classroom. En S. K. Abell y N. G. Lederman (Eds.), Handbook of Research on Science education (pp. 443469). New York: Routledge. Kelly, G. J., Druker S. y Chen, C. (1998). Students' reasoning about electricity: combining performance assessment with argumentation analysis. International Journal of Science Education, 20 (7), 849-871. Kelly, G. J., Regev, J. y Prothero, W. (2007). Analysis of lines of reasoning in written argumentation. En S. Erduran y M. P. Jiménez-Aleixandre (Eds.), Argumentation in science education: perspectives from classroom-based research (pp. 137-159) Dordrecht. The Netherlands: Springer. Kelly, G. J. y Takao, A. (2002). Epistemic levels in argument: An analysis of university oceanography students' use of evidence in writing. Science education, 86 (3), 314-342. Capítulo 7: Referencias bibliográficas 295 Koshland Jr, D. E. (1958). Application of a theory of enzyme specificity to protein synthesis. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 44(2), 98. Krajcik, J., Blumenfeld, P. C., Marx, R. W., Bass, K. M., Fredricks, J. y Soloway, E. (1998). Inquiry in project-based science classrooms: Initial attempts by middle school students. Journal of the Learning Sciences, 7 (3-4), 313-350. Kuhn, D. (1991). The skills of argument. Cambridge: Cambridge University Press. Kuhn, D. (1992). Thinking as argument. Harvard Educational Review, 62, 155-178. Kuhn, D. (1993). Science as argument: Implications for teaching and learning scientific thinking. Science Education, 77 (3), 319-337. Kuhn, D. (2005). Education for thinking. Cambridge, MA: Harvard University Press. Larkin, J. H. (1983). Some observations on mental models. En D. Gentner y A. L. Stevens (Eds.), Mental models (pp. 75-98). Hillsdale, NJ: Lawrence Erlbaum Associates, Publishers Inc. Latour, B. y Woolgar, S. (1995). La vida en el laboratorio: la construcción de los hechos científicos. Madrid: Alianza Editorial. Lemke, J. L. (1997). Aprender a hablar ciencia: lenguaje, aprendizaje y valores. Barcelona: Paidós. Leone, F. A., Baranauskas, J. A. y Ciancaglini, P. (1995). ENZYPLOT: A microcomputer assisted program for teaching enzyme kinetics. Biochemical Education, 23 (1), 35-37. Linenberger, K. J. y Bretz, S. L. (2012). Generating cognitive dissonance in student interviews through multiple representations. Chemistry Education Research and Practice, 13 (3), 172-178. López, I. S., Balbuena, L. M. y Hernández, A. J. (2015). El tema de la catalasa en los diferentes niveles de enseñanza aprendizaje. En: Congreso Virtual sobre Tecnología, Educación y Sociedad 1 (4). México. Maia, P. F. y Justi, R. (2009). Learning of chemical equilibrium through modelling-based teaching. International Journal of Science Education, 31 (5), 603-630. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 296 Martínez, P. C. (2006). El método de estudio de caso: estrategia metodológica de la investigación científica. Pensamiento y gestión: Revista de la división de Ciencias Administrativas de la Universidad del Norte, (20), 165-193. McNeill, K. L. y Krajcik, J. (2007). Middle school students’ use of appropriate and inappropriate evidence in writing scientific explanations. En M. Lovett y P. Shah (eds.), Thinking with data: The proceedings of 33rd Carnegie symposium on cognition (pp. 233-265). Mahwah, NJ: Erlbaum. McNeill, K. L. y Krajcik, J. (2008). Inquiry and scientific explanations: Helping students use evidence and reasoning. Science as inquiry in the secondary setting, 121-134. McNeill, K. L. y Krajcik, J. (2012). Supporting grade 5-8 students in constructing explanations in science: The claim, evidence and reasoning framework for talk and writing. New York, NY: Pearson Allyn & Bacon. McNeill, K. L. y Pimentel, D. S. (2010). Scientific discourse in three urban classrooms: The role of the teacher in engaging high school students in argumentation.Science Education, 94 (2), 203-229. Megalakaki, O. y Tiberghien, A. (2011). A qualitative approach of modelling activities for the notion of energy. Electronic Journal of Research in Educational Psychology, 9 (1), 157182. Mendonça, P. C. C. y Justi, R. (2011). Contributions of the Model of Modelling diagram to the learning of ionic bonding: Analysis of a case study. Research in Science Education, 41 (4), 479-503. Merino, C. e Izquierdo, M (2011). Aportes a la modelización según el cambio químico. Educación química, 22 (3), 212-223. Millar, R., Tiberghien, A., y Maréchal, J. F. L. (2003).Varieties of labwork: a way of profiling labwork tasks. En D. Psillos y H. Niedderer (Eds.), Teaching and learning in the science laboratory. Dordrecht, Boston, London: Kluwer Academic Publishers, 9-20. Ministerio de Educación y Ciencia (MEC). (2006). Ley Orgánica 2/2006 del 3 de mayo de Educación. Boletín Oficial del Estado de 4 de mayo de 2006, 106, 17158-17207. Capítulo 7: Referencias bibliográficas 297 Ministerio de Educación y Ciencia (MEC). (2007a). Real Decreto 1467/2007 de 2 de noviembre, por el que se establece la estructura del bachillerato y se fijan sus enseñanzas mínimas. Boletín Oficial del Estado de 6 de noviembre de 2007, 266-1, 45381-45477. Ministerio de Educación y Ciencia (MEC). (2007b). Real Decreto 1631/2006 de 29 de diciembre, por el que se establecen las enseñanzas mínimas correspondientes a la Educación Secundaria Obligatoria. Boletín Oficial del Estado de 5 de enero de 2007, 51, 677-773. Moore, J. A.; Degenhardt, E. F.; Glass, B.; Hallenbeck, L.; Kennedy, M.; Mayer, W. V.; Meyer, T. G.; Olsen, I. D.; Stewart, W. N.; Davis, J. M.; Bucklin, D. H. y Schwartz, G. (1968). Biología: Unidad, Diversidad y Continuidad de los seres vivos. BSCS. Hartcourt, Brace and World. Moreira, M. A., Greca, I. M. y Rodríguez, M. L. (2002). Modelos mentales y modelos conseptuales en la enseñanza y aprendizaje de las ciencias (Mental models and conceptual models in the teaching & learning of science). Revista Brasileira de Investigação em Educação em Ciências, 2 (3), 84-96. Morrison, M. y Morgan, M. S. (1999). Models as mediating instruments. En Morgan, M.S. y Morrison, M. (eds.). Models as mediators (pp. 10-37) Cambridge: Cambridge University Press.. National Research Council (NRC). (1996). National Science Education Standards. Washington, DC: National Academy Press. Nersessian, N. J. (1999). Model-based reasoning in conceptual change. En L. Magnani, N. J. Nersessian y P. Thagard (Eds.), Modelos are used to represent reality (pp. 5-22). Kluwer Academic/Plenum Publishers. Nersessian, N. J. (2002). The cognitive basis of model-based reasoning in science. En: P. Carruthers, S. Stich and M. Siegal. The Cognitive Basis of Science (pp. 133-153). Cambridge: Cambridge University Press. Nersessian, N., y Oliva, J. M. (2007). Reseña de “Razonamiento basado en modelos y cambio conceptual” de Nancy Nersessian. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, 4 (3), 563-570. ANEXOS Anexos 307 ANEXOS Anexo I Actividades ACTIVIDADE 1: Acción catalítica dos enzimas Material: Tubos de ensaio grandes Gradiñas de tubos de ensaio Probetas de 25 ml Variñas de vidro Produtos: Solución de peróxido de hidróxeno ao 3% Area fina de cuarzo Mostras: Pataca crúa Fígado fresco Procedemento: Toma tres tubos pequenos de ensaio e verte en cada un 2 ml da solución de peróxido de hidróxeno (auga osixenada). Nun deles engade unha certa cantidade de area, notro un anaco de fígado do tamaño dun gran de arroz e, notro, un anaco equivalente de pataca. Observacións: Observa e toma nota da velocidade de reacción en cada tubo de ensaio, para o cal podes utilizar a seguinte escala, que é subxectiva: 0= non hai reacción 1= lenta 2= moderada 3= rápida 4= moi rápida Comproba que, transcorrido un tempo, detensela reacción. Cando remates, conserva o contido dos tubos de ensaio por se necesitas usalos despois. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 308 ACTIVIDADE 2: Por que se detén a reacción coa pataca? Discusión: Discute con teus compañeiros as posibles causas polas que cesou a reacción. Deseño e realización dun experimento de comprobación: Realizade un deseño experimental para comprobar se é correcta a vosa hipótese, utilizando o material dispoñible. Resultados e observacións propios: Anexos 309 ACTIVIDADE 3: Por que se detén a reacción co fígado? Discusión: Discute con teus compañeiros as posibles causas polas que cesou a reacción. Deseño e realización dun experimento de comprobación: Realizade un deseño experimental para comprobar se é correcta a vosa hipótese, utilizando o material dispoñible. Resultados e observacións propios: Anexos 311 Anexo II Hoja de ayuda Características das reaccións catalizadas por enzimas Os enzimas son catalizadores biolóxicos. Os catalizadores rebaixan a enerxía de activación das reaccións. A rebaixa da enerxía de activación dunha reacción, fai que a velocidade da reacción aumente. Así, os enzimas aceleran as reaccións, rebaixando a enerxía de activación. Unha reacción catalizada por un enzima pode escribirse como: E é o enzima, S é o substrato, ES é o complexo enzima-substrato e P é o produto. O substrato únese a un lugar específico na superficie do enzima, coñecido como centro activo. A reacción ocorre sobre a superficie do enzima, despois o produto e o enzima son liberados. Entón o enzima pode unirse a outra molécula de substrato. Con baixa concentración de substrato a velocidade de reacción aumenta repentinamente co aumento da concentración del substrato porque abunda o enzima libre e dispoñible (E) para unirse ao sustrato engadido. Mª PEREGRINA VARELA CAAMIÑA 312 Con alta concentración de substrato, a velocidade de reacción alcanza unha meseta cando os centros activos do enzima están saturados co substrato (complexo ES), e non queda enzima libre para unirse co sustrato engadido. Propiedades dos enzimas a) Son eficientes en cantidades moi pequenas. b) Non son alterados químicamente pola reacción, é dicir, se recuperan por completo ao finalizar esta (co conseguinte aforro de enerxía). c) Non afectan ás concentracións de equilibrio da reacción; só fan que este equilibrio se alcance máis rápidamente. Factores que afectan aos enzimas Factores importantes para a función dos enzimas son:  Temperatura  pH  Concentración de substrato Os enzimas teñen unha temperatura eun pH óptimos. Se se desnaturalizan (se estropean) non funcionan. Anexos 313 Anexo III Notación utilizada en las transcripciones de las conversaciones mantenidas por los estudiantes de los equipos que participaron en la intervención La notación empleada, que es muy similar a la utilizada por Ogborn et. al. (1998), es la siguiente: 1. El punto, el punto y coma, los dos puntos y las mayúsculas a principio de frase se utilizan para representar de forma escrita una conversación. 2. La coma se utiliza para marcar una pausa muy breve, real o interpretada por el oyente, en la conversación. 3. Los signos de interrogación se utilizan cuando se formula una pregunta de forma perceptible por la entonación. 4. Los signos de admiración se utilizan cuando los estudiantes pretenden llamar la atención de forma súbita sobre alguna cuestión, y con imprecaciones o insultos. 5. Una pausa marcada o una indecisión del hablante se indica con […]. 6. Una omisión, ya sea en la grabación o al citar un fragmento, se indica con (…). 7. Se han respetado las incorrecciones gramaticales y la sintaxis del hablante. 8. Se ha optado por no eliminar de la transcripción las expresiones mal sonantes, las palabrotas y los insultos, que se incluyen en tipos tachados con la intención de no herir susceptibilidades. 9. Para indicar actividades comunicativas de naturaleza no lingüística se describe la actividad entre corchetes: [está observando un tubo de ensayo]. 10. Para hacer aclaraciones del discurso se indican entre paréntesis: (enzimas). 11. Se identifica a los estudiantes mediante pseudónimo, que respeta el género, y cuya inicial es común a todos los componentes del equipo, correspondiendo alfabéticamente al asignado al equipo. Así, por ejemplo, los componentes del grupo a se llaman Abel, Antón… Los estudiantes de otros equipos que intervienen se identifican como Chica (o.e.) y Chico (o.e.). 12. Cuando no ha sido posible identificar qué estudiante del equipo era el que hablaba, se indica asignándole la identificación de estudiante. Si se trata de varios turnos se indica en casa intervención sucesiva como Estudiante 1, Estudiante 2, Estudiante 3, etc. con independencia de que se pudiese tratar del mismo o diferente estudiante. 13. Se identifica a la profesora por este nombre.