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El concepto de gen y cromosoma, conocimientoestructurante de la
Biología. Algunas aportaciones
desde la investigación en enseñanza de las ciencias
The concept of gene and chromosome, strcture-knowledgeof the
Biology. Some contributions from investigations in
sciences teaching
Dalia Diez de [email protected]
Universidad Pedagógica Experimental LibertadorInstituto
Pedagógico de Caracas
RESUMEN
Se refiere a una investigación de tipo documental
descriptiva,sobre la importancia del concepto de gen y cromosoma en
la Biología delsiglo XXI, como concepto en tensión según filósofos
e historiadores de laBiología durante el siglo XX, así como sus
repercusiones en laenseñanza de esta disciplina para diferentes
niveles educativos (básica,media y superior). Gen y cromosoma son
considerados conceptosestructurantes de la Biología, por lo que se
presentan resultados deinvestigaciones realizadas por cerca de una
década en enseñanza de laBiología, se plantean recomendaciones a
docentes e investigadorespara futuras investigaciones en el
campo.
Palabras clave: Investigaciones en enseñanza de la biología;
conceptosestructurantes de la Biología; gen y cromosoma; historia y
filosofía de labiología
Revista de Investigación Nº 59. 2006189
El concepto de gen y cromosoma, conocimiento estructurante de la
Biología. Algunas apor-taciones desde la investigación en enseñanza
de las ciencias
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ABSTRACT
Investigation of type descriptive documentary about to
theimportance of the concept of gene and chromosome in the Biology
ofcentury XXI, like concept in “tension” for philosopher and
historians of theBiology in the XX century whit repercussions in
teaching for differenteducative levels. Gene and chromosome are
considered structure-concepts of the Biology, reason why results of
investigations made bynear of ten years on the science teaching and
biology teaching; raiseseducational and investigating
recommendations to for in the field.
Key words: Investigations in biology teaching;
structure-concepts of theBiology; gene and chromosome; history and
philosophy of biology
INTRODUCCIÓN
La presente investigación, de tipo documental- descriptiva,
trata elestudio sistemático de investigaciones publicadas en
revistas de recono-cido prestigio sobre la enseñanza de las
ciencias, en relación a los con-ceptos de gen y cromosoma, por ser
considerados conocimientos esen-ciales para el aprendizaje de la
biología y por su actual relevancia en elcampo de esta ciencia.
El propósito de la misma es formular algunas recomendacionespara
atender, desde el área de la enseñanza de la biología, la
dificultadque confrontan estudiantes de diferentes niveles
educativos en el apren-dizaje de dichos conceptos y sus
implicaciones en la transferencia deconocimientos a otros campos o
áreas de las ciencias, tales comoGenética, Genómica, Biotecnología,
Evolución, entre otras.
En los programas de formación inicial de docentes de Biología
ypara actividades de formación profesional de profesores en
ejercicio, eltratamiento de éstos conceptos debe ser cuidadoso, ya
que sus concep-
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Dalia Diez de Tancredi
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ciones previas pueden incidir notablemente al momento de
organizar laenseñanza con sus estudiantes y de manera importante
afectar su apren-dizaje significativo.
En biología, al igual que otras ciencias, existen conceptos
clave oestructurantes sobre los cuales se edifica un conocimiento
más integral ycomplejo (Gagliardi, 1986; García, 1988) por lo cual
el concepto de genes considerado uno de ellos (Jouve,1995; Banet y
Ayuso, 1998). Por otraparte, en la propia Biología este concepto ha
pasado por procesos decambio y transformaciones y que según señala
Charbell (2005), para elsiglo XX el gen es considerado como uno de
los referentes o conceptomarco en la historia de la ciencia. De la
misma manera, Falk (2000) plan-tea que el gen es considerado por
los filósofos e historiadores de las cien-cias como uno de los
conceptos en “tensión” para el siglo XXI.
En la enseñaza formal de la biología los contenidos de gen y
cro-mosoma son tratados en una variedad de investigaciones
educativas enlas que se han realizado diferentes tipos de
desarrollos instruccionales,se han elaborado una variedad de
materiales didácticos donde se emple-an imágenes externas,
analogías, proposiciones, etc. y sobre los que sehan diseñado y
aplicado estrategias y actividades para mejorar su ense-ñanza
(Saddler, Troy y otros, 2005; Andrioli y Mudry, 2005; Juárez
yManresa, 2005; Codina, 2005; Kurvink y Bowser, 2004: Chinnick, Yue
yTorres, 2004; Zohar y Nemet, 2002; Ayuso y Banet, 2002; Carrero
yReyes ,2000; San Valero, 1995). Todo ello, con el fin de tratar de
favore-cer en el estudiante la construcción de representaciones
mentales ade-cuadas que le permitan lograr un aprendizaje
significativo.
La revisión de investigaciones realizadas con estudiantes de
dife-rentes niveles educativos (media, básica y superior) sobre
gen, ADN ycromosoma señalan que para lograr su aprendizaje se
requiere tenerconocimientos previos provenientes de otras ciencias,
como, por ejem-plo, de la Química. En este sentido, Pino (2003)
aborda en su investiga-
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El concepto de gen y cromosoma, conocimiento estructurante de la
Biología. Algunas apor-taciones desde la investigación en enseñanza
de las ciencias
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ción aspectos del proceso mental que emplean los estudiantes
paraaprender los conceptos de ADN, gen y cromosoma, usando como
estra-tegia instruccional la elaboración de mapas conceptuales por
parte deestudiantes del 9° grado de Educación Básica en Venezuela.
Esta auto-ra señala entre sus hallazgos, que los estudiantes
requieren conocer pre-viamente sobre compuestos químicos
específicos, así como tener cono-cimientos de estructura, entre
otros, para llegar a comprender la molécu-la del ADN como
constituyente del gen y del cromosoma.
Otros investigadores señalan que, entre los contenidos
biológicosque ocupan una mayor atención de docentes e
investigadores en la ense-ñanza de la Biología están los
relacionados con la Genética (Banet yAyuso, 2000; Ayuso y Banet,
2002). La mayoría de los conceptos genéti-cos se basan en entidades
teóricas construidas dentro de sistemas con-ceptuales abstractos,
hipotéticos deductivos y, dentro de ellos, los cientí-ficos han
derivado mecanismos para tratar de comprender las funcionesque
cumplen dentro de los sistemas vivos (Baker y Lawson, 2001).
Gen concepto en tensión para el siglo XXI
Desde el punto de vista de la Biología como ciencia, el gen es
con-siderado como un concepto clave, con un alto grado de
abstracción ysobre el que se fundamenta la mayoría de los
conocimientos actuales deesta ciencia. La biotecnología,
biodiversidad, evolución, clonación, bioé-tica, entre otros, son
sólo algunos campos en donde la comprensión deeste concepto es
primordial para tratar la relación entre el conocimientocientífico,
la tecnología y su repercusión en la sociedad (Bugallo, 1995;Jouve,
1995; Banet y Ayuso, 1998,2000). Por otro lado, historiadores
yfilósofos de la Biología también plantean la necesidad de debatir
sobre elconcepto de gen, debido a que es un concepto controversial
que tieneimplicaciones para la enseñanza y el aprendizaje de la
Genética(Charbell, 2005).
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Dalia Diez de Tancredi
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Desde 1953, con el modelo planteado de estructura de doble
héli-ce de la molécula de ADN por Watson y Crick, se logró un
importanteavance en la comprensión físico – química de todo el
conjunto de requi-sitos sobre el material genético establecidos por
la genética clásica y quefueron, junto a la explicación de la
secuencia lineal de los genes, basepara las explicaciones químicas
de las mutaciones y las recombinacio-nes, señalándolas como
fenómenos del nivel molecular. Es por ello, quesegún Charbell
(2005) el modelo de ADN implicó un triunfo de la visiónrealista
sobre una visión instrumentalista de gen, consolidándose la ideadel
ADN como material genético de la herencia.
Es así, como a partir del modelo de doble hélice del ADN y
laemergencia de la biología molecular, el gen pasó a ser tratado
como uni-dad estructural que permitió introducir en el ámbito de la
biología mole-cular y de la Genética un vocabulario informacional.
De allí, el uso deexpresiones como: información genética, código
genético, trascripción,traducción, entre otros, que dieron paso a
la idea del gen como unidadde información.
De acuerdo a Fogle, (citado en Charbell, 2005) la
actualizaciónde la comprensión mendeliana de gen (“factores”) por
aquella en la cuallos genes tienen como función biológica permitir
en los sistemas vivos lasíntesis bioquímica de las proteínas,
sirvió de fundamento funcional a labiología molecular clásica e
hizo que se superpusieran las ideas de gencomo unidad de
estructura, de función y posteriormente se introdujeraen la visión
de la Biología Molecular y en la Genética como unidad
deinformación.
Esto ha llevado a plantear una “crisis” en la comprensión del
con-cepto de gen, debido a : 1. Proliferación de significados que
se le atribu-yen, muchas veces superpuestos, 2. La dificultad de
acomodar la com-plejidad y diversidad de la arquitectura genética
(que hoy se conoce gra-cias a los avances en el proyecto genoma) a
la estructura clásica mole-
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El concepto de gen y cromosoma, conocimiento estructurante de la
Biología. Algunas apor-taciones desde la investigación en enseñanza
de las ciencias
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cular “científicamente aceptada” de la molécula de ADN como
componen-te químico – físico de los genes que tiene funciones
simples, directas ycon un mecanismo hasta entonces comprensible,
por una serie de ele-mentos que señalan, por ejemplo, la existencia
de genes sin funciónespecifica para la síntesis de proteínas y de
polipéptidos que son sinteti-zados por diversos genes, entre
otras.
En este mismo sentido, este autor señala que la comprensión
delgen como unidad estructural y funcional relacionada además con
informa-cional, en la cual se le considera como unidad material de
la informacióndefinida por una secuencia particular de nucleótidos,
ha comenzado aconfrontar dificultades, debido a que se ha
determinado que ciertos seg-mentos de la molécula de ADN, a pesar
de ser transcritos no son traduci-dos (por ejemplo, los genes de
ARN ribosómico, ARN de transferencia) yotros segmentos de dicha
molécula ni siquiera son transcritos, como es elcaso de los pseudos
genes. Ello ha llevado además, a presentar dificulta-des con el
concepto de gen cuando se pretende comprender sobre la pre-sencia
de genes estructurales y reguladores (Keller, 2005).
El desarrollo del conocimiento de la Biología actual y de la
genó-mica sobre el gen, esta conduciendo a plantear dudas, no
solamenteentre filósofos e historiadores, sino también entre los
propios biólogosquienes señalan la necesidad de hacer
actualizaciones sobre él en la bio-logía molecular, y que ha
llevado a considerarlo como un concepto en“tensión” (Falk, 2000).
Esto requiere ser reconsiderado para ser tratadodentro del ámbito
de la célula, por ser ella, la unidad viva morfo-génicafundamental
donde se les ubica (Keller, 2005).
En síntesis, podemos referir que el conocimiento sobre gen en
losúltimos años, producto del desarrollo del genoma, ha producido
un “colap-so” en la superposición que existen de las concepciones
de gen, cuyopunto inicial de partida se había dado con el concepto
mendeliano estruc-tural (factores), que ha sido aceptado y
considerado como concepto fun-
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cional por la Biología Molecular y posteriormente se le ha dado
un signifi-cado informacional. Hoy en día, se maneja la existencia
de diferentes tiposde genes estructurales y funcionales, como por
ejemplo: genes super-puestos y nidados, intrones y exones, aquellos
que no tienen localizaciónconstante (transpones), los pseudos-
genes y genes con funciones alter-nativas, genes que codifican
proteínas multi-funcionales, así como la exis-tencia de una
dependencia de la acción génica asociada a los contextoscelular y
supra-celular (Cohen, 2002).
MÉTODO
Para procesar la información obtenida a partir de
investigacionespublicadas en enseñanza de las ciencia,
específicamente en la enseñan-za de la Biología sobre los conceptos
de gen y cromosoma, se localiza-ron aquellas publicaciones
periódicas del tipo de revistas, revistas enlínea y documentos
presentados en Congresos y Encuentros donde serefieren resultados
considerando los conceptos de gen y cromosoma. Eneste sentido, se
estableció como período de búsqueda de una década(1995 a 2005) y se
decidió organizar la información tomando en cuenta,la población o
la muestra de estudio, técnicas y otros instrumentosempleados, así
como sus resultados y conclusiones.
Los estudios seleccionados, a partir de tales criterios, se
procesa-ron y registraron a partir de las fuentes originales y
trabajos en extensoen cuadros y tablas de registro.
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RESULTADOS
A continuación, la Tabla 1 presenta la información de
investigacio-nes en enseñanza de la Biología sobre gen, cromosoma y
otros concep-tos relacionados que han sido reportadas y publicadas
en revistas espe-cializadas en enseñanza de las ciencias, lo cual
nos ha permitido siste-matizar la información sobre el tipo de
investigación que en este sentidose ha llevado a cabo por cerca de
una década.
La información se ha organizado cronológicamente tomando
encuenta la fecha de los primeros trabajos publicados, para mostrar
lainvestigación llevada a cabo entre 1995 y 2005.
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Revista de Investigación Nº 59. 2006205
El concepto de gen y cromosoma, conocimiento estructurante de la
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Como se evidencia, la década referida en la revisión de
investi-gaciones educativas en el campo de la biología muestra el
interés de losbiólogos y docentes por el aprendizaje de la Genética
y de sus concep-tos claves. Por otra parte, desde la óptica de la
Historia y Filosofía de laBiología el concepto de gen también ha
sido considerado en los debates,llegando a considerarlo como uno de
los conceptos marco del siglo XX,producto de los avances
científicos de las tres últimas décadas a partirdel estudio del
genoma, que lo ha colocado ante importantes desafíos yque ha
requerido plantear nuevos conceptos asociados, tales como:genes
interrumpidos, genes alternativos, genes superpuestos, así
comonuevas consideraciones sobre el papel del ARN mensajero visto
comounidad funcional (Charbell, 2005).
La información de las investigaciones revisadas y
consideradasanteriormente, puede ser agrupada en categorías como
investigaciones:
1. Referidas a la enseñanza de contenidos de genética y sobre
elconocimiento que tienen los estudiantes, las dificultades para
elaprendizaje que se atribuyen al concepto de gen y otros
conceptosasociados.
2. Sobre propuestas instruccionales o unidades didácticas para
mejorarel aprendizaje de la genética, donde los conceptos de gen
ycromosoma son determinantes.
3. Acerca del uso de estrategias instruccionales y enfoques
innovadores(Biología y Sociedad; CTS, entre otros) para tratar de
mejorar laenseñanza de la Genética y por consiguiente el
aprendizaje de gen ycromosoma.
4. Acerca del uso de recursos de enseñanza, como los
mapasconceptuales, para favorecer el aprendizaje significativo del
conceptode gen, ADN y cromosoma.
5. En relación a la resolución de problemas, sus características
ycondiciones para el aprendizaje de la genética.
Revista de Investigación Nº 59. 2006209
El concepto de gen y cromosoma, conocimiento estructurante de la
Biología. Algunas apor-taciones desde la investigación en enseñanza
de las ciencias
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6. Que consideran la revisión de trabajos realizados en este
campo.7. En historia y filosofía de la biología con implicaciones
en la enseñanza
del concepto de gen y de cromosoma.
En análisis de las investigaciones nos lleva a plantear que
latemática de las mismas se refieren a:
Conocimientos de los estudiantes que se inician en el
aprendizaje formalde la genética. Conocimiento que tienen acerca de
la naturaleza de losgenes. Conocimiento que tienen los estudiantes
de las relaciones entrecromosomas, meiosis, mitosis y
fertilización. Comprensión de losestudiantes acerca de la relación
entre los conocimientos de célula ygenética.
Conceptualizaciones que tienen los biólogos sobre el concepto de
gen.Exploración del aprendizaje de los estudiantes y la comprensión
deconceptos de genética, a partir de una perspectiva ontológica
yepistemológica.
Dificultades de los estudiantes de diferentes niveles educativos
en lacomprensión de gen y alelos; en la resolución de problemas
degenética; en contenidos asociados a la división celular
(mitosis,meiosis); entre otros.
Desarrollo del concepto de gen. Epistemología del concepto de
gen.Procesos de aprendizaje en contenidos de genética. Formación
demodelos mentales en la resolución de problemas de genética.
Desarrollo del currículo de biología, Introducción de genética
en laenseñanza secundaria y el bachillerato. Enseñanza de la
herenciamendeliana en educación secundaria, conocimientos de
genética quetienen niños y niñas través de educación extraescolar o
noescolarizada.
Didáctica de la genética. Programas para la enseñanza de
contenidosde genética por diversos sistemas educativos.El Genoma
Humano y enfoque CTS. Uso de la prensa escrita /enseñanza de la
genética con enfoque CTS. Juegos y simulaciones
Revista de Investigación Nº 59. 2006 210
Dalia Diez de Tancredi
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para la enseñanza de la genética. Construcción de maquetas sobre
laMolécula de ADN. Juegos Instruccionales para el aprendizaje
decontenidos del proyecto: Genoma Humano.Análisis de textos
escolares sobre contenido de genética.Caracterización de imágenes
sobre gen y cromosoma usadas en loslibros de texto de básica, media
y superior. Contenidos de ingeniaríagenética en los libros de
texto.
Enseñanza de la Biotecnología. Contenidos específicos de:
Biotecnología, su importancia. Tópicos deBiología. Relaciones
Genética, Evolución, Ecología. Genéticahumana.
Aplicaciones de la genética al estudio de la contaminación
ambiental.Aplicación de conocimientos de genética en problemas de
ingenieríagenética.
Uso de mapas conceptuales para enseñanza y aprendizaje de ADN
ygen.
Tipos de actividades: Resolución de problemas o
ejercicios.Revisiones sobre trabajos de investigación en enseñanza
yaprendizaje de contenidos de genética.
Enseñanza de la genética mendeliana basada en fundamentos de
laepistemología de la biologíaHistoria del concepto de gen.
Concepto de gen su desarrollo yevolución, una perspectiva histórica
y epistemológica. Conflictosactuales con el concepto de gen y sus
implicaciones en la enseñanzade la biología.
A partir de la organización planteada, es posible señalar
que:
En las investigaciones reportadas entre los años de 1995 y
2005,aquellas que se encuentran con mayor frecuencia, son las
relacionadascon contenidos de genética, con el conocimiento que
tienen los estudian-tes y sobre las dificultades que ellos tienen
en el aprendizaje de los con-ceptos de gen y cromosoma.
Revista de Investigación Nº 59. 2006211
El concepto de gen y cromosoma, conocimiento estructurante de la
Biología. Algunas apor-taciones desde la investigación en enseñanza
de las ciencias
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Entre las investigaciones acerca de las dificultades que se
atribu-yen al aprendizaje de estos conceptos referimos la
investigación desarro-llada por Southerland, Abrams, Cummins y
Anselmo (2001) quienes plan-tean la importancia de explorar el
conocimiento previo de los estudiantesy sus explicaciones ante
diferentes fenómenos biológicos, señalando quepara tener un
adecuado conocimiento de los procesos biológicos, serequiere que
los estudiantes comprendan los conceptos de gen y cro-mosoma.
Aunque consideramos importantes la realización de este tipo
deinvestigaciones, pensamos que es necesario llevar a cabo estudios
quepermitan profundizar para tratar de comprender acerca del
proceso deaprendizaje de esta ciencia, planteando investigaciones,
que ahonden enla exploración del desarrollo de los procesos
conceptuales y específica-mente aquellas que se refieren al
aprendizaje significativo de contenidosclaves estructurantes de la
biología, desde la óptica de la construcción derepresentaciones
mentales.
A partir de los resultados de las investigaciones presentadas
enla tabla 1 en cuanto a las dificultades que tienen los
estudiantes en lacomprensión de contenidos de genética, podemos
señalar que las mis-mas están referidas a : la comprensión del
proceso de meiosis, los con-ceptos de cromosoma, gen, alelos, ya
que ello incide en la inadecuadainterpretación de otros conceptos
biológicos, como por el ejemplo, el sig-nificado de homocigotos y
heterocigotos y su necesidad para la interpre-tación de
características de las poblaciones biológicas y en la resoluciónde
problemas.
Las dificultades, que se presentan al resolver problemas
degenética están referidas a los cálculos de las probabilidades, el
significa-do de las frecuencias y proporciones para los genotipos y
fenotipos enlos cruces y al tipo de ejercicios que se utilizan
cuando se requiere resol-ver problemas genéticos o hereditarios,
entre otros. Además, según estos
Revista de Investigación Nº 59. 2006 212
Dalia Diez de Tancredi
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estudios, la falta de comprensión sobre gen incide también en el
apren-dizaje de otros contenidos de biología, por lo cual se
sospecha que laenseñanza llevada a cabo en las aulas, sólo se ha
logrado entre los estu-diantes realizar un trabajo de rutina
memorística, de poca relevancia ycarente de significado.
Se plantea entonces, que es necesario realizar una enseñanzade
la genética que considere los conocimientos previos de los
estudian-tes, incluyendo la información que adquieren fuera de la
escuela, el plan-teamiento de situaciones de aprendizaje que
favorezcan la construccióndel conocimiento y el uso de materiales
apropiados y diversos para tal fin.Ello podría lograr que los
estudiantes reestructuraran sus concepcionesiniciales sobre la
información hereditaria, su ubicación en la célula, elpapel de los
cromosomas, etc y, de esta manera, posiblemente lograrconocimientos
más coherentes con los conceptos científicos actualmen-te aceptados
en esta nueva era de la biología.
Otros autores, interesados en el apren
![MED 13-14 Cromosoma-1.ppt [Modo de compatibilidad] · Species # Species # Common fruit fly 8 Guinea Pig 64 Dove 16 Garden snail 54 Earthworm 36 Tibetan fox 36 Domestic cat 38 Domestic](https://static.documents.pub/doc/80x56/5c6495fd09d3f2b26e8b6382/med-13-14-cromosoma-1ppt-modo-de-compatibilidad-species-species-common.jpg)
