gonzález galli, leonardo martín. 2011

Obstculos para el aprendizaje del modelo deevolucin por seleccin natural

Gonzlez Galli, Leonardo Martn2011

Tesis Doctoral

Facultad de Ciencias Exactas y NaturalesUniversidad de Buenos Aires

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UNIVERSIDAD DE BUENOS AIRES Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

OBSTCULOS PARA EL APRENDIZAJE DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL

Tomo I

Tesis presentada para optar al ttulo de Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el rea Ciencias Biolgicas

Leonardo Martn Gonzlez Galli Director de tesis: Dra. Elsa Noem Meinardi Consejero de estudios: Dr. Juan Carlos Reboreda Lugar de trabajo: Centro de Formacin e Investigacin en Enseanza de las Ciencias- CEFIEC- Facultad de Ciencias Exactas y Naturales- Universidad de Buenos Aires Ciudad Autnoma de Buenos Aires, 2011

i

OBSTCULOS PARA EL APRENDIZAJE DEL MODELO DE

EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL

Resumen

Esta tesis doctoral se llev a cabo con la intencin de realizar una contribucin original a la comprensin de los factores que dificultan la enseanza y el aprendizaje del modelo de evolucin por seleccin natural. Se intent caracterizar las concepciones que utilizan estudiantes de secundaria y universidad para explicar la evolucin de rasgos adaptativos e inferir los obstculos subyacentes. Tambin se realiz un anlisis epistemolgico del modelo mencionado a fin de identificar posibles rasgos del mismo que pudieran dificultar su enseanza y su aprendizaje.

Para alcanzar estos objetivos se implementaron mtodos de investigacin educativa de tipo cuantitativo y cualitativo, predominando este ltimo enfoque. Se trabaj con dos poblaciones de estudiantes de diferentes niveles educativos: medio y universitario. La obtencin de los datos incluy, entre otras estrategias, cuestionarios y entrevistas, y el diseo y puesta en prctica de una unidad didctica. La misma se llev a la prctica en dos cursos de cuarto ao de una escuela secundaria.

Los resultados permitieron identificar numerosas concepciones alternativas (por ejemplo, la nocin de transformacin individual adaptativa) y tres obstculos subyacentes: la teleologa de sentido comn, el razonamiento centrado en el individuo y el razonamiento causal lineal. Adems, el anlisis epistemolgico del modelo permiti identificar algunos aspectos del mismo que resultan problemticos, tales como la relacin entre el modelo y la teleologa y la necesidad de un anlisis a la vez poblacional e individual para su comprensin. Estos rasgos problemticos del modelo tienen importantes implicancias didcticas que son exploradas en esta tesis.

De este trabajo surgen varias conclusiones ligadas a la intervencin en el aula. Principalmente, se considera que no es posible, ni deseable, que los estudiantes renuncien al pensamiento teleolgico. Desde esta perspectiva, se propone que el principal objetivo didctico debera ser el desarrollo por parte de los estudiantes de una vigilancia epistemolgica sobre las intuiciones teleolgicas. El modelo de evolucin por seleccin natural debera ser la referencia terica para esta vigilancia de naturaleza metacognitiva.

Los anlisis desarrollados en esta tesis pretenden constituir una base, terica y empricamente fundamentada, sobre la cual mejorar la enseanza y el aprendizaje del modelo de evolucin darwiniano.

Palabras clave:

Modelo de evolucin por seleccin natural Teleologa - Concepciones alternativas Obstculos para el aprendizaje Metacognicin

ii

OBSTACLES IN THE LEARNING OF THE MODEL

OF EVOLUTION BY NATURAL SELECTION

Abstract

This doctoral thesis was carried out with the purpose of making an original contribution to the comprehension of the factors which rend difficult the teaching and the learning of the model of evolution by natural selection. It has been tried to characterize the conceptions used by the students of secondary school and university to explain the evolution of adaptative traits and to infer the subjacent obstacles. It has been also made an epistemological analysis of the mentioned model in order to identify possible characteristics which could make difficult its teaching and learning.

To reach these objectives, it has been used quantitative and qualitative methods of educational research, with the prevalence of the last ones. The research has been conducted with two populations of students of different educative levels: secondary and universitary. The obtaining of the information included, among other strategies, question papers and interviews, and the design and the performing of an instructional unit. This one was put into practice in two courses of fourth year in a secondary school.

From these results its has been possible to identify many misconceptions (for example, the notion of adaptative individual transformation) and three subjacent obstacles: the common sense teleology, the reasoning centered in the individual and lineal causal reasoning. Besides, the epistemological analysis of the model enabled to identify some of its aspects which appeared to be problematic, such as the relation between the model and the teleology and the necessity of an analysis at the same time population and individual in order to arrive to a comprehension of the model. These problematic aspects of the model have significant didactical implications that are explored in this thesis.

From this work arise several conclusions related to the work in the classroom. Principally, it is considered that it is not possible neither desirable that the students should give up the teleological thought. From this perspective, the development by the students of an epistemological surveillance on teleological intuitions should be the main didactical goal to achieve. The model of evolution by natural selection should be the theoretical reference for this surveillance of metacognitive nature.

The analysis developed in this thesis intent to establish a base, theoretical and empirical founded, in order to improve the teaching en the learning of the Darwinian model of evolution.

Key words:

Model of evolution by natural selection - Teleology - Misconceptions Obstacles in the learning - Metacongnition

iii

AGRADECIMIENTOS A Ami, por la compaa y la paciencia. A mis padres, por el apoyo durante mis estudios. A la Dra. Elsa Meinardi, por el apoyo incondicional, la confianza y los consejos que me ayudaron a llevar adelante este trabajo y muchos otros. A Juan Carlos Reboreda, por su apoyo y por haberme mostrado cmo el darwinismo ilumina la comprensin del comportamiento animal. A Andrea Revel Chion, por permitirme realizar el trabajo de campo en los cursos a su cargo, por sus significativos aportes durante todo el proceso de investigacin y por su amistad. A los estudiantes de las escuelas secundarias y la universidad, por su colaboracin con la investigacin. A mis colegas y amigos del CEFIEC: Leonor Bonan, Agustn Adriz-Bravo, Alejandro Pujalte, Javier Simon, Mara Victoria Plaza, Mara Ins Rodrguez Vida y Micaela Cohen, por el apoyo y las discusiones. A las autoridades de las instituciones educativas de nivel medio en las que se realiz gran parte del trabajo de campo: autoridades del Colegio de la Ciudad (especialmente a Enrique Slucki), autoridades del colegio San Agustn (especialmente a Javier Simon) y autoridades del Colegio Paideia (especialmente a Yaki Setton). A los docentes de las materias de la Licenciatura en Ciencias Biolgicas en las que se realiz parte del trabajo de campo: docentes de la materia Introduccin a la Botnica (Alicia Burghardt, Nora Maidana e Irene Menndez), docentes de la materia Ecologa y Comportamiento Animal (Juan Carlos Reboreda y Bettina Mahler) y docentes de la materia Fisiologa Animal Comparada (Enrique Rodrguez y Daniel Medesani). Al Dr. Ral Gagliardi, por la discusin sobre esta tesis que mantuvimos en el ao 2006. Al Dr. Gustavo Caponi, por hacer una filosofa de la biologa interesante, comprensible y de gran utilidad para quienes nos preocupamos por la enseanza, por las largas y apasionantes discusiones que mantuvimos desde el ao 2008 y, sobre todo, por su amistad. A la Mg. Erndira lvarez, por su amistad y por las estimulantes discusiones sobre la evolucin y su enseanza que desde el ao 2009 hemos mantenido. A Andr Giordan, Pierre Clement, Vicente Talanquer y otros investigadores con quienes tuve la oportunidad de discutir aspectos parciales de esta investigacin en los congresos internacionales a los que asist. Al Grupo Fruta, por la buena onda y la ayuda (sobre todo a Lida, por su asistencia en la edicin de la tesis y a Shirley, a quien molest repetidas veces pidindole que me enviara papers desde los EEUU).

v

Esta tesis est dedicada a mi familia: Ami, Pablo, Santi, Juani, Graciela, Luis, Eduardo, Cristina, Gabi, Tita y Feli.

vii

NDICE

RESUMEN ................................................................................................................................ i

ABSTRACT ............................................................................................................................. ii

AGRADECIMIENTOS .........................................................................................................iii

DEDICATORIAS.................................................................................................................... v

PREFACIO ........................................................................................................................... xxi

ABREVIATURAS ..............................................................................................................xxiii

INSTANCIAS DE COMUNICACIN Y DISCUSIN DE RESULTADOS PARCIALES DE ESTA TESIS ......................................................................................... xxv

PARTE I. INTRODUCCIN Y MARCOS TERICOS.................................................... 1

CAPTULO 1. INTRODUCCIN......................................................................................... 3

1.1 PRESENTACIN............................................................................................................... 3

1.2 EN RELACIN CON LA DIDCTICA DE LAS CIENCIAS NATURALES ................ 5

1.2.1 La didctica de las ciencias naturales como disciplina ................................................ 5

1.2.2 Sobre el enfoque constructivista .................................................................................. 7

1.3 EN RELACIN CON LA TEORA DE LA EVOLUCIN.............................................. 8

1.3.1 La teora sinttica de la evolucin................................................................................ 8

1.3.2 Relevancia de la teora de la evolucin...................................................................... 11

1.3.2.1 Importancia de la teora de la evolucin para la biologa ................................... 11

1.3.2.2 Importancia de la teora de la evolucin ms all de la biologa ........................ 13

1.3.3 El lugar central del modelo de evolucin por seleccin natural en la biologa evolutiva .............................................................................................................................. 14

1.4 ANTECEDENTES DE INVESTIGACIN EN RELACIN CON LOS PROBLEMAS EN LA ENSEANZA Y EL APRENDIZAJE DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL....................................................................................................... 21

1.4.1 Dificultades para la enseanza y el aprendizaje de la teora de la evolucin............. 21

1.4.2 Investigaciones sobre la enseanza y el aprendizaje de la teora de la evolucin con nfasis en las concepciones alternativas.............................................................................. 26

1.4.3 Sobre el carcter teleolgico de las concepciones alternativas .................................. 32

1.4.3.1 La teleologa como un aspecto negativo de las concepciones alternativas ......... 32

1.4.3.2 El valor heurstico del pensamiento teleolgico y su estatus problemtico en la biologa............................................................................................................................ 34

1.4.3.3 Naturaleza y funcionamiento del pensamiento teleolgico................................. 38

1.5 PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y OBJETIVOS ............................................... 42

CAPTULO 2. MARCOS TERICOS I. LA TEORA DE LA EVOLUCIN ............. 45

viii

2.1 LA ESTRUCTURA DE LA TEORA DE LA EVOLUCIN ......................................... 46

2.1.1 La estructura de la teora evolutiva desde la perspectiva sintctica ........................... 46

2.1.2 La estructura de la teora evolutiva desde la perspectiva semntica .......................... 51

2.1.2.1 La teora evolutiva como una familia de modelos .............................................. 53

2.2 EL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL ................................. 57

2.2.1 Definiciones de seleccin natural............................................................................... 57

2.2.2 Autonoma del modelo de evolucin por seleccin natural ....................................... 59

2.2.3 El modelo de evolucin por seleccin natural como una familia de modelos ........... 61

2.2.4 Seleccin natural, adaptacin y funcin..................................................................... 66

2.2.5 Seleccin natural y causalidad ................................................................................... 68

2.2.6 La importancia del pensamiento poblacional en el modelo darwiniano .................... 72

2.2.7 La paradoja individuo-poblacin ............................................................................... 75

2.2.8 El poder creativo de la seleccin natural.................................................................... 79

2.3 CONCLUSIONES SOBRE LA ESTRUCTURA DE LA TEORA EVOLUTIVA Y DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL ............................................. 83

CAPTULO 3. MARCOS TERICOS II. TELEOLOGA.............................................. 85

3.1 EL PROBLEMA DEL FINALISMO Y LA NATURALEZA DE LA EXPLICACIN DARWINIANA ...................................................................................................................... 85

3.2 QU ES UNA EXPLICACIN TELEOLGICA? ....................................................... 86

3.3 TELEOLOGA, FINALISMO, INTENCIONALIDAD, CONCIENCIA, ANTROPOMORFISMO, VITALISMO Y ANIMISMO ....................................................... 91

3.4 POR QU LAS EXPLICACIONES TELEOLGICO-FUNCIONALES SON OBJETO DE DEBATE? ......................................................................................................................... 93

3.5 TELEOLOGA Y BIOLOGA.......................................................................................... 96

3.5.1 El problema de la teleologa en la biologa ................................................................ 96

3.5.2 El problema de la atribucin de funciones ................................................................. 98

3.5.3 El problema de la naturaleza de la explicacin darwiniana ..................................... 101

3.5.4 El concepto de teleonoma ....................................................................................... 104

3.5.4.1 La teleonoma segn Ernst Mayr ...................................................................... 105

3.5.4.2 Algunas conclusiones sobre el concepto de teleonoma ................................... 113

3.5.5 Teleologa y seleccin natural.................................................................................. 116

3.5.5.1 La naturaleza teleolgica del modelo de evolucin por seleccin natural ........ 116

3.5.5.1.1 Ruse y la metfora del diseo .................................................................... 117

3.5.5.1.2 Caponi y la lgica problema-solucin .................................................... 120

3.5.5.1.3 Ayala y la teleologa natural indeterminada ........................................... 123

3.5.5.1.4 Dennett y la actitud intencional .............................................................. 126

3.5.5.2 Conclusiones sobre la naturaleza del modelo de evolucin por seleccin natural............................................................................................................................ 136

ix

3.5.6 Conclusiones sobre el problema de la teleologa en la biologa .............................. 134

CAPTULO 4. MARCOS TERICOS III. LAS CONCEPCIONES DE LOS ESTUDIANTES................................................................................................................... 139

4.1 INTRODUCCIN .......................................................................................................... 139

4.2 CARACTERSTICAS DE LAS CONCEPCIONES ALTERNATIVAS....................... 141

4.3 ORIGEN DE LAS CONCEPCIONES ALTERNATIVAS ............................................ 150

4.4 INFLUENCIA DE LAS CONCEPCIONES ALTERNATIVAS EN LOS PROCESOS DE ENSEANZA Y DE APRENDIZAJE........................................................................... 154

4.5 TEORAS DEL CAMBIO CONCEPTUAL................................................................... 157

4.5.1 La teora del cambio conceptual en su versin original ........................................... 157

4.5.2 Crticas y desarrollos posteriores de la teora del cambio conceptual...................... 159

4.5.3 Diferentes tipos de rupturas...................................................................................... 171

4.6 LOS OBSTCULOS ...................................................................................................... 173

4.6.1 Origen del concepto de obstculo ............................................................................ 173

4.6.2 El concepto de obstculo en la didctica de las ciencias.......................................... 177

4.6.3 Obstculo y error ...................................................................................................... 186

4.6.4 El objetivo-obstculo................................................................................................ 187

PARTE II. DISEO METODOLGICO ........................................................................ 191

CAPTULO 5. CONSIDERACIONES METODOLGICAS GENERALES .............. 193

5.1 PARADIGMAS EN LA INVESTIGACIN EDUCATIVA ......................................... 193

5.2 EL PARADIGMA CUALITATIVO DE INVESTIGACIN EDUCATIVA................ 194

5.3 EL ENFOQUE METODOLGICO ADOPTADO EN ESTE TRABAJO .................... 198

CAPTULO 6. POBLACIONES PARTICIPANTES E INSTRUMENTOS PARA LA TOMA DE DATOS ............................................................................................................. 203

6.1 POBLACIONES PARTICIPANTES.............................................................................. 203

6.2 INSTRUMENTOS PARA LA TOMA DE DATOS EN DOS CURSOS DE ESCUELA SECUNDARIA ..................................................................................................................... 204

6.2.1 Situacin problemtica pre-instruccional: El problema de los piojos (PP) .......... 206

6.2.1.1 Objetivos y justificacin.................................................................................... 206

6.2.1.2 Consignas dadas a los estudiantes ..................................................................... 206

6.2.2 Entrevista semi-estructurada .................................................................................... 206


6.2.2.2 Directrices para la realizacin de la entrevista.................................................. 210

6.2.3 Unidad didctica (UD): secuencia de nueve actividades escritas ............................ 211

6.2.3.1 Criterios generales para el diseo de la unidad didctica.................................. 211

x

6.2.3.2 Importancia de los procesos metacognitivos..................................................... 218

6.2.3.3 Actividades componentes de la UD .................................................................. 222

6.2.3.3.1 Actividad 1 Qu es un mutante? ........................................................... 222

6.2.3.3.1.1 Objetivos y justificacin...................................................................... 222

6.2.3.3.1.2 Consignas dadas a los estudiantes ....................................................... 223

6.2.3.3.2 Actividad 2 Heredado o adquirido? ...................................................... 229



6.2.3.3.3 Actividad 3 Bacterias, antibiticos y mutaciones................................... 230



6.2.3.3.4 Intervencin docente 1: Introduccin de un esquema de sntesis sobre el concepto de mutacin................................................................................................ 231

6.2.3.3.5 Intervencin docente 2: introduccin de un esquema del modelo de evolucin lamarckiano .............................................................................................. 233

6.2.3.3.6 Intervencin docente 3: introduccin de un esquema del modelo de evolucin darwiniano. ............................................................................................... 236

6.2.3.3.7 Actividad 4 Dos teoras para explicar la resistencia de los piojos.......... 240



6.2.3.3.8 Actividad 5 En qu nos equivocamos? ................................................. 240



6.2.3.3.9 Intervencin docente 4: introduccin del trmino finalismo.................. 242

6.2.3.3.10 Actividad 6 El finalismo: un error muy comn .................................... 242

6.2.3.3.10.1 Objetivos y justificacin.................................................................... 242

6.2.3.3.10.2 Consignas dadas a los estudiantes ..................................................... 243

6.2.3.3.11 Actividad 7 Artefactos y seres vivos .................................................... 244



6.2.3.3.12 Actividad 8 Evaluacin de biologa...................................................... 245



6.2.4 Situacin problemtica post-instruccional a largo plazo. El problema de los leones (PL).................................................................................................................................... 248



xi

6.3 INSTRUMENTOS PARA LA TOMA DE DATOS EN TRES CURSOS DE UNIVERSIDAD.................................................................................................................... 250

6.3.1 Situacin problemtica para estudiantes universitarios ........................................... 251



6.3.1.2.1 Problema 1.................................................................................................. 253

6.3.1.2.2 Problema 2.................................................................................................. 253

6.3.1.2.3 Problema 3.................................................................................................. 253

CAPTULO 7. PRESENTACIN DE LOS RESULTADOS Y ANLISIS DE LOS DATOS ................................................................................................................................. 255

7.1 INSTANCIAS DE ANLISIS........................................................................................ 255

7.2 CARACTERIZACIN DE LAS RESPUESTAS Y DEFINICIN DE CATEGORAS TERICAS ........................................................................................................................... 255

7.3 EL MTODO COMPARATIVO CONSTANTE........................................................... 256

7.4 IDENTIFICACIN DE OBSTCULOS ....................................................................... 259

7.5 ANLISIS PRE-INSTRUCCIONAL / POST-INSTRUCCIONAL .............................. 260

7.6 PRESENTACIN DE LOS RESULTADOS Y ANLISIS.......................................... 261

7.6.1 Presentacin de los resultados de la toma de datos en dos cursos de escuela secundaria.......................................................................................................................... 262

7.6.2 Presentacin de los resultados de la toma de datos en tres cursos de universidad . 264

7.7 SOBRE LOS EJEMPLOS............................................................................................... 265

PARTE III. RESULTADOS Y ANLISIS....................................................................... 269

CAPTULO 8. RESULTADOS Y ANLISIS DE LOS DATOS OBTENIDOS EN DOS CURSOS DE ESCUELA SECUNDARIA......................................................................... 271

8.1 RESULTADOS Y ANLISIS DE LAS ACTIVIDADES DE INDAGACIN DE IDEAS PREVIAS .............................................................................................................................. 271

8.1.1 Categoras tericas de primer orden......................................................................... 271

8.1.1.1 Definicin de las categoras tericas de primer orden ...................................... 271

8.1.1.1.1 Categora 1. Variabilidad previa ................................................................ 272

8.1.1.1.2 Categora 2. Relacin variante-fitness ....................................................... 272

8.1.1.1.3 Categora 3. Cambio poblacional ............................................................... 273

8.1.1.1.4 Categora 4. Variacin azarosa................................................................... 273

8.1.1.1.5 Categora 5. Finalismo explcito ................................................................ 275

8.1.1.1.6 Categora 6. Cambio individual adaptativo................................................ 275

8.1.1.1.7 Categora 7. Cras adaptadas ...................................................................... 276

8.1.1.1.8 Categora 9. Induccin ambiental............................................................... 278

xii

8.1.1.1.9 Categora 10. Finalismo implcito............................................................. 279

8.1.1.1.10 Categora 11. Negacin variacional ......................................................... 280

8.1.1.1.11 Categora 13. Extincin por cambio brusco ............................................. 280

8.1.1.1.12 Categora 14. Extincin antropognica .................................................... 281

8.1.1.1.13 Categora 16. Finalismo natural ............................................................... 281

8.1.1.1.14 Categora 18. Herencia de los caracteres adquiridos................................ 282

8.1.1.1.15 Categora 20. Analoga adaptacin evolutiva adaptacin fisiolgica 282

8.1.1.2 Frecuencia de ocurrencia de las categoras de primer orden............................. 283

8.1.2 Categoras tericas de segundo orden ...................................................................... 286

8.1.2.1 Definicin de las categoras tericas de segundo orden.................................... 286

8.1.2.2 Frecuencia de ocurrencia de las categoras tericas de segundo orden............. 289

8.1.2.3 Explicaciones finalistas ..................................................................................... 292

8.1.2.4 Explicaciones seleccionales .............................................................................. 293

8.1.3 Coexistencia de modelos distintos y modelos sintticos.......................................... 294

8.1.4 Dos patrones explicativos en relacin con la evolucin adaptativa ......................... 296

8.1.5 Coherencia de las explicaciones de los estudiantes ................................................. 298

8.1.6 Conclusiones del anlisis de las actividades de indagacin de ideas previas .......... 303

8.2 RESULTADOS Y ANLISIS DE LAS ACTIVIDADES DE LA UNIDAD DIDCTICA......................................................................................................................... 304

8.2.1 Resultados y anlisis de la actividad 1 ..................................................................... 304

8.2.1.1 Resultados y anlisis de la actividad 1a ............................................................ 304

8.2.1.2 Resultados y anlisis de la actividad 1b ............................................................ 309

8.2.1.3 Resultados y anlisis de la actividad 1c ............................................................ 312

8.2.1.4 Resultados y anlisis de la actividad 1d ............................................................ 315

8.2.1.5 El concepto de mutante de las obras de ciencia ficcin................................. 316







8.2.4.4 Resultados y anlisis de la actividad 4d ............................................................ 346






xiii



8.2.6.4 Incidentes de las categoras tericas de primer orden en las respuestas a las actividades (6b) y (6c)................................................................................................... 368

8.2.6.5 Dificultades para la identificacin de ideas finalistas ....................................... 371

8.2.6.6 Sobre los procesos metacognitivos favorecidos por las actividades 5 y 6 ........ 374






8.2.8.4 Categoras de segundo orden en las respuestas a la actividad 8a y 8b.............. 400

8.2.8.5 La prdida de estructuras: un caso difcil.......................................................... 403

8.2.8.6 Reversin al finalismo ................................................................................... 406

8.2.8.7 Coexistencia de distintos modelos .................................................................... 408

8.3 RESULTADOS Y ANLISIS DE LA SITUACIN PROBLEMTICA POST-INSTRUCCIONAL A LARGO PLAZO. EL PROBLEMA DE LOS LEONES.............. 410

8.3.1 Resultados y anlisis del punto (a) del problema de los leones............................ 410

8.3.2 Resultados y anlisis del punto (b) del problema de los leones ........................... 412

8.3.3 Resultados y anlisis del punto (c) del problema de los leones............................ 414

8.3.4 Resultados y anlisis del punto (d) del problema de los leones ........................... 416

8.3.5 Resultados y anlisis del punto (e) del problema de los leones............................ 418

8.3.6 Categoras de segundo orden en las respuestas al problema de los leonoes......... 421

CAPTULO 9. OBSTCULOS PARA EL APRENDIZAJE DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL EN ESTUDIANTES DE ESCUELA SECUNDARIA .................................................................................................................... 423

9.1 TRES OBSTCULOS PARA EL APRENDIZAJE DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL............................................................................................ 423

9.1.1 La teleologa de sentido comn como obstculo.................................................. 423

9.1.2 El razonamiento centrado en el individuo como obstculo .................................. 430

9.1.3 El razonamiento causal lineal como obstculo. .................................................... 433

9.2 FUNCIONAMIENTO CONCEPTUAL DE LOS OBSTCULOS ............................... 436

9.3 RELACIN ENTRE LAS CATEGORAS DE PRIMER ORDEN Y LOS OBSTCULOS..................................................................................................................... 440

9.4 EXPRESIN E INTEGRACIN DE LOS OBSTCULOS EN LAS EXPLICACIONES DE LOS ESTUDIANTES..................................................................................................... 444

CAPTULO 10. OBSTCULOS Y PSICOLOGA COGNITIVA ................................ 447

xiv

10.1 SOBRE LA TELEOLOGA DE SENTIDO COMN ................................................. 447

10.1.1 Las explicaciones teleolgicas desde la perspectiva psicolgica........................... 447

10.1.2 El pensamiento teleolgico segn Piaget ............................................................... 448

10.1.3 El pensamiento teleolgico segn la psicologa cognitiva..................................... 449

10.1.3.1 Especificidad de dominio y modularidad........................................................ 450

10.1.3.1.1 Qu son los dominios?............................................................................ 452

10.1.3.1.2 Qu son los mdulos?............................................................................. 453

10.1.3.2 Modularidad y razonamiento sobre los seres vivos: la biologa intuitiva ....... 457

10.1.3.2.1 El pensamiento teleolgico como parte central de la biologa intuitiva 458

10.1.3.2.2 Teleologa y antropomorfismo ................................................................. 463

10.1.3.2.3 Teleologa, intencionalidad y vitalismo ................................................... 465

10.1.3.2.4 Teleologa y religin ................................................................................ 466

10.2 SOBRE EL RAZONAMIENTO CAUSAL LINEAL Y EL RAZONAMIENTO CENTRADO EN EL INDIVIDUO....................................................................................... 470

CAPTULO 11. ANLISIS COMPARATIVO PRE-INSTRUCCIONAL / POST-INSTRUCCIONAL ............................................................................................................. 475

11.1. CAMBIOS EN RELACIN CON LA TELEOLOGA DE SENTIDO COMN. 475

11.2 CAMBIOS EN LAS FRECUENCIAS DE LAS CATEGORAS TERICAS DE SEGUNDO ORDEN ............................................................................................................. 476

11.3 CAMBIOS EN LAS FRECUENCIAS DE LAS CATEGORAS TERICAS DE PRIMER ORDEN ................................................................................................................. 477

11.3.1 Cambios en las frecuencias de las categoras 1, 2, 3, y 4....................................... 481

11.3.2 Cambios en las frecuencias de las categoras 5, 6, 7, 9, 10 y 11............................ 483

11.3.3 Cambios en las frecuencias de las categoras 13, 14, 16, 18 y 20.......................... 484

11.4 Cambios en las explicaciones........................................................................................ 485

CAPTULO 12. RESULTADOS Y ANLISIS DE LOS DATOS OBTENIDOS EN TRES CURSOS DE UNIVERSIDAD ............................................................................... 499

12.1 RESULTADOS Y ANLISIS PARA EL CURSO INTRODUCCIN A LA BOTNICA ........................................................................................................................ 499

12.1.1 Resultados y anlisis del problema 1 ..................................................................... 500



12.2 RESULTADOS Y ANLISIS PARA EL CURSO ECOLOGA Y COMPORTAMIENTO ANIMAL ...................................................................................... 504




xv

12.3 RESULTADOS Y ANLISIS PARA EL CURSO FISIOLOGA ANIMAL COMPARADA.................................................................................................................... 508




12.4 FRECUENCIA DE LAS CATEGORAS DE SEGUNDO ORDEN EN FUNCIN DEL CURSO.................................................................................................................................. 512

12.5 FRECUENCIA DE LAS CATEGORAS DE SEGUNDO ORDEN EN FUNCIN DEL PROBLEMA ......................................................................................................................... 515

12.6 OBSTCULOS PARA EL APRENDIZAJE DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL EN ESTUDIANTES UNIVERSITARIOS ................................ 517

12.7 SOBRE LAS EXPLICACIONES PARA EL CASO DE LOS PECES CIEGOS (PROBLEMA 2) ................................................................................................................... 523

12.8 SOBRE LAS EXPLICACIONES PARA EL CASO DE LOS VAMPIROS (PROBLEMA 3) ................................................................................................................... 526

12.9 POSIBLES ERRORES EN RELACIN CON EL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL EN LAS RESPUESTAS SELECCIONALES ........................... 529

12.9.1 Explicaciones en trminos de ventajas para la especie .......................................... 530

12.9.2 Ausencia de justificacin para la prevalencia de la variante seleccionada ............ 531

12.9.3 Concepciones errneas acerca de la naturaleza de la variabilidad heredable sobre la que opera la seleccin ....................................................................................................... 532

12.9.4 La nocin de presin de seleccin ...................................................................... 534

12.9.5 El uso de los trminos poblacin y especie..................................................... 536

12.9.6 Seleccin natural y deriva gnica........................................................................... 537

12.9.7 Restriccin evolutiva y exaptacin ................................................................. 540

12.10 CONCLUSIONES SOBRE LOS DATOS OBTENIDOS EN TRES CURSOS DE UNIVERSIDAD.................................................................................................................... 541

PARTE IV. DISCUSIN Y CONCLUSIONES............................................................... 543

CAPTULO 13. DISCUSIN Y CONCLUSIONES EN RELACIN CON LAS PREGUNTAS DE INVESTIGACIN.............................................................................. 545

13.1 QU CONCEPCIONES UTILIZAN LOS ESTUDIANTES PARA DAR CUENTA DE LA EVOLUCIN DE RASGOS ADAPTATIVOS? ..................................................... 545

13.1.1 Principales concepciones en relacin con la evolucin adaptativa ........................ 546

13.1.1.1 Cambio individual y cras adaptadas............................................................... 547

13.1.1.2 Herencia de los caracteres adquiridos ............................................................. 550

13.1.1.3 Variabilidad previa y negacin variacional..................................................... 553

13.1.1.4 Finalismo natural............................................................................................. 555

13.1.2 Sobre el grado de coherencia de las explicaciones de los estudiantes ................... 557

xvi

13.2 QU OBSTCULOS SUBYACEN A DICHAS CONCEPCIONES? ...................... 559

13.2.1 Tres obstculos ....................................................................................................... 559

13.2.2 El rol central del pensamiento teleolgico ............................................................. 560

13.2.3 Distintos niveles representacionales: obstculos, concepciones y explicaciones . 563

13.3 QU RASGOS EPISTEMOLGICOS DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL PUEDEN DIFICULTAR SU ENSEANZA? .......................... 568

13.3.1 Diferencias entre la teleologa de sentido comn y teleologa darwiniana ............ 570

13.3.2 Expresiones teleolgicas en las explicaciones seleccionales ................................. 573

CAPTULO 14. OTRAS CONCLUSIONES CON IMPLICANCIAS DIDCTICAS QUE SE DERIVAN DE ESTA TESIS .............................................................................. 577

14.1 SON LAMARCKIANOS LOS ESTUDIANTES?.................................................. 577

14.1.1 La teora evolutiva de Lamarck.............................................................................. 577

14.1.2. La analoga entre las ideas de los estudiantes y las del pasado de la ciencia: alcances y limitaciones...................................................................................................... 578

14.1.3 Crticas al uso del trmino "lamarckianas" para caracterizar las ideas de los estudiantes ......................................................................................................................... 580

14.1.4 Qu ideas lamarckianas presentan los estudiantes?.............................................. 582

14.1.4.1 La nocin lamarckiana de herencia de los caracteres adquiridos.................... 583

14.1.4.2 La nocin lamarckiana de uso y desuso .......................................................... 583

14.1.4.3 La nocin lamarckiana de transformacin individual ..................................... 584

14.1.5 Estn las ideas lamarckianas articuladas en una teora coherente?................... 585

14.1.6 Lamarck y la adaptacin ........................................................................................ 586

14.1.7 Lamarck y la extincin........................................................................................... 588

14.1.8 Conclusiones sobre la analoga entre las ideas de los estudiantes y las de Lamarck............................................................................................................................. 591

14.2 IMPLICANCIAS DE LOS ANLISIS DE LA PSICOLOGA COGNITIVA PARA LA ENSEANZA....................................................................................................................... 592

14.2.1 En relacin con la enseanza de las ciencias ......................................................... 592

14.2.2 En relacin con los resultados de esta tesis............................................................ 596

14.3 ES POSIBLE EL CAMBIO CONCEPTUAL EN RELACIN CON LA TELEOLOGA DE SENTIDO COMN?............................................................................ 597

14.4 IMPORTANCIA DE LOS PROCESOS METACOGNITIVOS Y DEL LENGUAJE 606

14.5 CONSIDERACIONES SOBRE LA ENSEANZA DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL DERIVADAS DE ESTA TESIS....................................... 609

14.5.1 Sobre el discurso en el aula .................................................................................... 609

14.5.2 El peligro del ultradaptacionismo....................................................................... 611

14.5.3 Una tipologa de casos de dificultad creciente para aprender el modelo de evolucin por seleccin natural......................................................................................... 612

14.5.4 Algunos casos para repensar el concepto de funcin............................................. 619

xvii

14.5.5 Explicar con el modelo de evolucin por seleccin natural................................... 620

14.5.6 La analoga entre la evolucin darwiniana y el diseo deliberado ........................ 622

CONSIDERACIONES FINALES ..................................................................................... 625

REFERENCIAS .................................................................................................................. 629

ANEXOS IMPRESOS ........................................................................................................ 655

ANEXO 1. CONCEPCIONES SOBRE LA NATURALEZA DE LAS TEORAS CIENTFICAS..................................................................................................................... 657

1.1 LA CONCEPCIN SINTCTICA DE LAS TEORAS CIENTFICAS...................... 657

1.2 LA CONCEPCIN SEMNTICA DE LAS TEORAS CIENTFICAS ...................... 660

1.3 LA TEORA COGNITIVA DE LA CIENCIA (TCC) DE RONALD GIERE.............. 661

ANEXO 2. EL PROBLEMA DE LA REDUCCIN DE LAS EXPLICACIONES TELEOLGICAS AL MODELO NOMOLGICO DE EXPLICACIN................... 669

ANEXO 3. OTROS AUTORES QUE SOSTIENEN QUE EL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL ES TELEOLGICO .......................... 677

3.1 EL DEBATE ENTRE LENNOX Y GHISELIN............................................................. 677

3.2 SHORT Y LA ADAPTACIN COMO EXPLANANDUM TELEOLGICO............... 679

3.3 LEWENS Y EL ISOMORFISMO ENTRE LA ADAPTACIN BIOLGICA Y EL DISEO TECNOLGICO................................................................................................... 681

3.4 BRANDON Y LAS PREGUNTAS TELEOLGICAS EN BIOLOGA EVOLUTIVA682

ANEXO 4. OTROS AUTORES QUE ADOPTARON EL CONCEPTO DE TELEONOMA ................................................................................................................... 685

4.1 LA TELEONOMA SEGN JAQUES MONOD.......................................................... 685

4.2 LA TELEONOMA SEGN KONRAD LORENZ ....................................................... 686

ANEXO 5. RESUMEN DE LAS CATEGORAS TERICAS ...................................... 689

ANEXO 6. SNTESIS DE LOS RESULTADOS Y ANLISIS ...................................... 693

6.1 SNTESIS DE LOS RESULTADOS Y ANLISIS OBTENIDOS EN DOS CURSOS DE ESCUELA SECUNDARIA............................................................................................ 693

6.1.1 Sntesis de los resultados y anlisis de las actividades de indagacin de ideas previas (situacin problemtica pre-instruccional y entrevista) en dos cursos de secundaria....... 693

6.1.2 Sntesis de los resultados y anlisis de las actividades de la unidad didctica en dos cursos de secundaria.......................................................................................................... 695

xviii

6.1.3 Sntesis de los resultados y anlisis de la situacin problemtica post-instruccional a largo plazo (El problema de los leones) en dos cursos de secundaria ......................... 697

6.1.4 Sntesis de los resultados y anlisis en relacin con la identificacin de los obstculos subyacentes a las concepciones de los estudiantes de dos cursos de secundaria .............. 698

6.1.5 Sntesis de las los resultados y anlisis de la comparacin pre-instruccional / post-instruccional ...................................................................................................................... 699

6.2 SNTESIS DE LOS RESULTADOS Y ANLISIS OBTENIDOS EN TRES CURSOS UNIVERSITARIOS.............................................................................................................. 699

6.3 SNTESIS DE LOS RESULTADOS Y ANLISIS EN RELACIN CON LAS CARACTERSTICAS EPISTEMOLGICAS DEL MODELO DE EVOLUCIN POR SELECCIN NATURAL RELEVANTES PARA LA ENSEANZA Y EL APRENDIZAJE .................................................................................................................... 701

ANEXO 7. INSTRUMENTOS UTILIZADOS EN MUESTREOS COMPLEMENTARIOS..................................................................................................... 703

7.1 INSTRUMENTO UTILIZADO EN MUESTREOS COMPLEMENTARIOS 1 ........... 703







ANEXO 8. RESPUESTAS ESCRITAS DE DOS ESTUDIANTES................................ 713

ANEXOS EN CD-ROM............................................................................................................

ARCHIVO 1. RESULTADOS POR ESTUDIANTE Y REGISTROS CODIFICADOS PARA LOS CURSOS DE ESCUELA SECUNDARIA .........................................................

ARCHIVO 2. RESULTADOS POR ACTIVIDAD PARA LOS CURSOS DE ESCUELA SECUNDARIA ..........................................................................................................................

ARCHIVO 3. TABLAS DE CODIFICACIN PARA LOS CURSOS DE ESCUELA SECUNDARIA ..........................................................................................................................

3.1 TABLAS DE CODIFICACIN PARA LAS CATEGORAS TERICAS DE PRIMER ORDEN .......................................................................................................................................

3.1.2 Situacin problemtica pre-instruccional (el problema de los piojos) ...........................

3.1.2 Entrevista........................................................................................................................

3.1.3. Actividad 8.a .................................................................................................................

3.1.4. Actividad 8.b .................................................................................................................

xix

3.1.5. Situacin problemtica post-instruccional (el problema de los leones) ........................

3.2 TABLAS DE CODIFICACIN PARA LAS CATEGORAS TERICAS DE SEGUNDO ORDEN ...................................................................................................................

3.2.1. Actividades de indagacin de ideas previas (re-instruccional) .....................................

3.2.2. Actividades de indagacin de ideas previas (pre-instruccional) y actividades post-instruccionales .........................................................................................................................

ARCHIVO 4. RESULTADOS POR CURSO Y POR ACTIVIDAD Y REGISTROS CODIFICADOS PARA LOS CURSOS UNIVERSITARIOS ..............................................

4.1 CURSO INTRODUCCIN A LA BOTNICA...............................................................

4.1.1 Problema 1......................................................................................................................

4.1.2 Problema 2......................................................................................................................

4.1.3 Problema 3......................................................................................................................

4.2 CURSO ECOLOGA Y COMPORTAMIENTO ANIMAL.............................................

4.2.1 Problema 1......................................................................................................................

4.2.2 Problema 2......................................................................................................................

4.2.3 Problema 3......................................................................................................................

4.3 CURSO FISIOLOGA ANIMAL COMPARADA ...........................................................

4.3.1 Problema 1......................................................................................................................

4.3.2 Problema 2......................................................................................................................

4.3.3 Problema 3......................................................................................................................

ARCHIVO 5. TABLAS DE CODIFICACIN PARA LOS CURSOS UNIVERSITARIOS ..................................................................................................................

5.1 CURSO INTRODUCCIN A LA BOTNICA...............................................................

5.1.1 Problema 1......................................................................................................................

5.1.2 Problema 2......................................................................................................................

5.1.3 Problema 3......................................................................................................................

5.2 CURSO ECOLOGA Y COMPORTAMIENTO ANIMAL.............................................

5.2.1 Problema 1......................................................................................................................

5.2.2 Problema 2......................................................................................................................

5.2.3 Problema 3......................................................................................................................

5.3 CURSO FISIOLOGA ANIMAL COMPARADA ...........................................................

5.3.1 Problema 1......................................................................................................................

5.3.2 Problema 2......................................................................................................................

5.3.3 Problema 3......................................................................................................................

xxi

PREFACIO La presente tesis doctoral consta de cuatro Partes, catorce Captulos, ocho Anexos impresos y cinco Anexos en CD-ROM. A continuacin se presenta una resea de los temas tratados en cada Parte para facilitar su lectura. Parte I: Introduccin y marcos tericos Se presentan el tema, los antecedentes y los objetivos de la investigacin (Captulo 1). Tambin se presentan los marcos tericos de referencia en relacin con la biologa evolutiva (Captulo 2), las explicaciones teleolgicas (Captulo 3) y las concepciones alternativas (Captulo 4). En este ltimo Captulo se desarrolla el concepto de obstculo, central para esta tesis. Parte II: Diseo metodolgico Se desarrollan los fundamentos metodolgicos generales (Captulo 5), se describen las poblaciones participantes y los instrumentos utilizados para la toma de datos (Captulo 6). Tambin se detalla el modo en que se presentan los resultados obtenidos (Captulo 7). Parte III: Resultados y anlisis Se presentan los resultados y los anlisis obtenidos para la poblacin de estudiantes de escuela media (Captulo 8). Estos anlisis estn centrados en la identificacin de la concepciones utilizadas por los estudiantes para dar cuenta del cambio adaptativo. El anlisis de los obstculos subyacentes a dichas concepciones se presenta en el Captulo 9. En el Captulo 10 se relacionan estos anlisis con los desarrollo de la psicologa cognitiva. En el siguiente Captulo (11) se realiza un anlisis comparativo de tipo pre-instruccional / post-instruccional. Los resultados y anlisis obtenidos para la poblacin de estudiantes universitarios se presentan en el Captulo 12. Parte IV: Discusin y conclusiones Se exponen las conclusiones generales de todos los anlisis realizados. A tal efecto, se retoman las preguntas que orientaron la investigacin y se proponen posibles respuestas para las mismas (Captulo 13). En el Captulo 14 se presentan algunas conclusiones acerca de cuestiones ms especficas, como son las diferencias entre el modelo darwiniano y las concepciones de los estudiantes en relacin con la teleologa y la cuestin del presunto carcter lamarckiano de las concepciones de los estudiantes, y, finalmente, se ofrecen algunas reflexiones sobre el tipo de actividades que podran facilitar la enseanza del modelo darwiniano. Anexos Los anexos incluyen principalmente profundizaciones en temas desarrollados en los captulos dedicados al marco terico y los registros de las respuestas de los estudiantes. Dada su extensin, estos ltimos se presentan en formato digital. En el Anexo 1 se desarrollan las distintas perspectivas (sintctica y semntica) sobre la naturaleza de las teoras cientficas as como la propuesta sobre este tema debida a Ronald Giere. En el Anexo 2 se resean

xxii

algunos intentos de reducir las explicaciones funcionales y teleolgicas al modelo nomolgico-deductivo de explicacin. En el Anexo 3 se presentan (como complemento de los argumentos presentados en el Captulo 3) los anlisis de algunos autores que sostienen que la explicacin darwiniana de la adaptacin es teleolgica. En el Anexo 4 se resean algunos anlisis (como complemento de los ofrecidos en el Captulo 3) sobre el concepto de teleonoma. En el Anexo 5 se muestra un resumen de las categoras tericas definidas en el anlisis. En el Anexo 6 se ofrece una sntesis de todos los resultados y anlisis (esta Anexo constituye un resumen de la Parte III). Adems de los instrumentos utilizados en los muestreos principales, cuyo diseo y justificacin se presentan detalladamente en el Captulo 6, se utilizaron otros instrumentos para muestreos exploratorios o complementarios. Dichos instrumentos se presentan en el Anexo 7. En el Anexo 8 se presenta una versin escaneada de la produccin escrita completa de dos estudiantes (uno de la escuela secundaria y otro de la universidad). Dado que el resto de las respuestas se presenta trascrito en los archivos digitales, el Anexo 8 sirve como ejemplo para ilustrar de las caractersticas de los registros originales. Finalmente, los anexos en CD-ROM consisten en cinco archivos digitales (una carpeta con cincuenta y un archivos individuales y cuatro archivos individuales) que incluyen los registros completos de las respuestas obtenidas en los cursos de escuela secundaria y universidad, as como los registros codificados y las tablas de codificacin.

xxiii

ABREVIATURAS A: Alumno. Ac1: Actividad 1. Ac1a: Actividad 1 punto (a) (el mismo criterio se utiliz para todos los puntos de todas las actividades). Ac2: Actividad 2. Ac3: Actividad 3. Ac4: Actividad 4. Ac5: Actividad 5. Act6: Actividad 6. Ac7: Actividad 7. Ac8: Actividad 8. ADCI: Adaptacin directa por cambio individual. AICA: Adaptacin indirecta por cras adaptadas mejoradas. BI: Biologa intuitiva. C: Categora terica. CA: Concepciones alternativas. E: Entrevista. ECA: Curso Ecologa y comportamiento animal de la Licenciatura en Ciencias Biolgicas de la FCEN. ED: Especificidad de dominio. F: Explicacin finalista. f: Fragmento de una respuesta. FAC: Curso Fisiologa animal comparada de la Licenciatura en Ciencias Biolgicas de la FCEN. FCEN: Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. IB: Curso Introduccin a la botnica de la Licenciatura en Ciencias Biolgicas de la FCEN. IP: Ideas previas. LCB: Licenciatura en Ciencias Biolgicas. MCC: Mtodo comparativo constante. MESN: Modelo de evolucin por seleccin natural. N: No responde. O: Otras. P1: Problema 1 pasado a los cursos universitarios. P2: Problema 2 pasado a los cursos universitarios. P3: Problema 3 pasado a los cursos universitarios. PL: Problema de los leones. PLa: Problema de los leones punto (a). PLb: Problema de los leones punto (b). PLc: Problema de los leones punto (c). PLd: Problema de los leones punto (d). PLE: Problema de los leones punto (e). PP: Problema de los piojos. RCI: Razonamiento centrado en el individuo. RCL: Razonamiento causal lineal. S: Explicacin seleccional. TCC: Teora cognitiva de la ciencia. TSC: Teleologa de sentido comn. TSE: Teora sinttica de la evolucin.

xxiv

UBA: Universidad de Buenos Aires. UD: Unidad didctica.

xxv

INSTANCIAS DE COMUNICACIN Y DISCUSIN DE RESULTADOS PARCIALES DE ESTA TESIS Publicaciones en revistas especializadas 1. Gonzlez Galli, L. and Meinardi, E. 2011. The Role of Teleological Thinking in Learning

the Darwinian Model of Evolution. Evolution: Education and Outreach, 4 (1), p. 145-152. ISSN 1936-6426.

2. Gonzlez Galli, L. y Meinardi, E. 2009. El pensamiento finalista como obstculo

epistemolgico para la enseanza del modelo darwiniano. Enseanza de las Ciencias, Nmero Extra, p.1275.1277. ISSN 0212-4521.

3. Gonzlez Galli, L., Revel Chion, A. y Meinardi, E. 2008. Actividades centradas en

obstculos para ensear el modelo de evolucin por seleccin natural. Revista de Educacin en Biologa, 11 (1), p. 52-55. ISSN 0329-5192.

4. Gonzlez Galli, L., Adriz-Bravo, A., Meinardi, E. 2005. El modelo cognitivo de ciencia

y los obstculos en el aprendizaje de la evolucin biolgica. Enseanza de las Ciencias, Nmero Extra. ISSN: 0212-4521.

Publicaciones en captulos de libros 5. Gonzlez Galli, L. 2011. Obstculos para el aprendizaje de la teora de la evolucin:

aportes de la investigacin en didctica. (Captulo 26). En Massarini, A.; Hasson, E. & col. (eds.), Darwin en el Sur, ayer y hoy. Contribuciones de la I Reunin de Biologa Evolutiva del Cono Sur. 2010. Buenos Aires: Editorial Centro Cultural Ricardo Rojas, Universidad de Buenos Aires. En prensa.

6. Gonzlez Galli, L. 2011. Cuando los cientficos no se ponen de acuerdo: cmo usar las

controversias para ensear la teora de la evolucin en la escuela. (Captulo 30). En Massarini, A.; Hasson, E. & col. (eds.), Darwin en el Sur, ayer y hoy. Contribuciones de la I Reunin de Biologa Evolutiva del Cono Sur. 2010. Buenos Aires: Editorial Centro Cultural Ricardo Rojas, Universidad de Buenos Aires. En prensa.

7. Gonzlez Galli, L. 2010. La teora de la evolucin. En Meinardi, E. (coord.). Meinardi, E.,

Gonzlez Galli, L., Revel Chion, A. y Plaza, M. Educar en Ciencias. Buenos Aires: PAIDS. ISBN 978-950-1215-27-4.

Presentaciones en congresos publicadas en actas 8. Gonzlez Galli, L. y Meinardi, E. 2010. Revisin del concepto de obstculo a partir de la

investigacin sobre la enseanza y el aprendizaje del modelo de evolucin por seleccin natural. Memorias de las IX Jornadas Nacionales - IV Congreso Internacional de Enseanza de la Biologa, octubre de 2010, San Miguel de Tucumn.

9. lvarez, E., Meinardi, E. y Gonzlez Galli, L. 2010. Zonas problemticas de la biologa

evolutiva y su expresin en la didctica. Memorias de las IX Jornadas Nacionales - IV Congreso Internacional de Enseanza de la Biologa, octubre de 2010, San Miguel de Tucumn.

xxvi

10. Gonzlez Galli, L. y Meinardi, E. 2009. El pensamiento finalista como obstculo

epistemolgico para la enseanza del modelo darwiniano. Actas del VIII Congreso Enseanza de las Ciencias. Septiembre de 2009. Barcelona, Espaa.

11. Gonzlez Galli, L., Meinardi, E. 2008. Ni darwinianos ni lamarckianos: finalistas.

Memorias de las VIII Jornadas Nacionales, 3 Congreso Internacional de Enseanza de la biologa. Mar del Plata, Argentina. 9 -11 de octubre de 2008. ISBN 978-987-21701-5-8.

12. Gonzlez Galli, L y Meinardi, E. 2006. Obstacles in the learning of natural selection.

Actas de la 6th ERIDOB (European Researchers in Didactics of Biology) conference. Londres, Reino Unido.

13. Gonzlez Galli, L. y Meinardi, E. 2005. Estudio de las concepciones acerca de la teora de

la evolucin en estudiantes, profesores y licenciados en biologa. Actas del Tercer encuentro de investigadores en didctica de la biologa organizado por la Asociacin de Docentes en Biologa de la Argentina (ADBIA). Buenos Aires: Argentina. 9 y 10 de diciembre de 2005. Publicado en actas del congreso. ISBN 987 21701.

14. Gonzlez Galli, L. y Meinardi, E 2004. Estudio de las concepciones postinstruccionales

acerca de la teora de la evolucin en estudiantes, profesores y licenciados en biologa. Memorias de las VI Jornadas Nacionales y I Congreso Internacional de Enseanza de la Biologa.

15. Meinardi, E., Gonzlez Galli, L. y Adriz-Bravo, A. 2004. El modelo cognitivo de ciencia

y el tratamiento de los obstculos en la enseanza de la evolucin a futuros profesores de ciencias. Memorias del I Congreso de Educacin en Ciencia y Tecnologa. Catamarca, Argentina. Resumen. ISBN: 950-746-103-5.

Ponencias en paneles y conferencias 16. Gonzlez Galli, L. y Meinardi, E. 2010. Ponencia titulada Aprendizaje del modelo de

evolucin por seleccin natural: Es posible cambiar el pensamiento finalista? presentada en el Seminario Internacional de Cambio Conceptual organizado por el rea Educacin de FLACSO y la Maestra en Psicologa Cognitiva y Aprendizaje (FLACSO-UAM).

17. Gonzlez Galli, L. 2010. Sexo y evolucin. La seleccin sexual. Conferencia dictada en la

Semana de la biologa organizada por la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Universidad de Buenos Aires.

18. Gonzlez Galli, L. 2010. Filosofa de la biologa. Conferencia dictada en el seminario

interno del Instituto de Investigaciones en Reproduccin (IdIR) de de la Facultad de Medicina de la Universidad de Buenos Aires.

19. Gonzlez Galli, L. 2009. Investigacin en didctica de la biologa evolutiva: problemas y

preguntas. Jornadas didcticas de biologa evolutiva organizadas por la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autnoma de Mxico del 9 al 11 de noviembre de 2009.

xxvii

20. Gonzlez Galli, L. 2009. La revolucin darwiniana: una revolucin en marcha. Primer

Encuentro sobre Didcticas Especficas en Alejandro Korn Reflexiones acerca de la enseanza de la ciencia organizado por el Instituto Superior de Formacin Docente N99 (Direccin Provincial de Educacin Superior, Unidad Acadmica Almafuerte).

21. Gonzlez Galli, L. 2009. Ponencia titulada La explicacin cientfica en el aula:

fundamentos y propuestas. Primer Congreso Internacional de Educacin en Ciencia y Tecnologa organizado por la Universidad Nacional de Catamarca. Del 2 al 5 de junio de 2009.

22. Gonzlez Galli, L. 2009. Ponencia titulada Propuestas didcticas para biologa evolutiva

en educacin superior presentada en el panel Enseanza de la evolucin en el marco de las Jornadas didcticas de biologa evolutiva organizadas por la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional Autnoma de Mxico de 9 al 11 de noviembre de 2009.

23. Gonzlez Galli, L. 2009. Ponencia titulada Obstculos para el aprendizaje de la teora de

la evolucin. Aportes de la investigacin en didctica presentada en el simposio Educacin y evolucin en el marco de la I Reunin de Biologa Evolutiva del Cono Sur organizada por la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la Diversidad de Buenos Aires del 23 al 25 de noviembre de 2009.

24. Gonzlez Galli, L. 2009. Ponencia titulada Qu teora evolutiva ensear? Los debates

actuales en la biologa evolutiva y sus implicancias para la enseanza presentada en el panel Enseanza de la teora evolutiva en el marco de las Jornadas darvinianas organizadas por la Universidad de Nacional de Misiones los das 2, 9, 16 y 23 de octubre de 2009.

25. Gonzlez Galli, L. 2009. Ponencia titulada Revisin del concepto de obstculo y de sus

implicancias para la nocin de cambio conceptual a partir del caso de la teora evolutiva presentada en el panel Enseanza de la teora evolutiva en el marco de las Jornadas darwinianas organizadas por la Universidad de Nacional de Misiones los das 2, 9, 16 y 23 de octubre de 2009.

26. Gonzlez Galli, L. 2008. Ponencia titulada La importancia del anlisis epistemolgico de

los modelos a ensear. Panel Aportes de la filosofa de la biologa a la didctica en la mesa redonda sobre Filosofa e Historia de la Biologa en las VIII Jornadas Nacionales III Congreso Internacional de Enseanza de la Biologa. ADBIA Mar del Plata. 9 al 11 de agosto de 2008.

27. Gonzlez Galli, L. 2008. Ponencia titulada El pensamiento finalista como obstculo para

la enseanza del modelo de evolucin por seleccin natural. Dictada en el Departamento de Filosofa de la Universidad Federal de Santa Catarina, Florianpolis, Brasil.

28. Gonzlez Galli, L. 2008. Ponencia titulada Enfoques biolgicos de la conducta humana.

Dictada en el Departamento de Filosofa de la Universidad Federal de Santa Catarina, Florianpolis, Brasil.

xxviii

29. Gonzlez Galli, L. 2008. Ponencia titulada La naturaleza del modelo de evolucin por seleccin natural y el problema del finalismo. Terceras Jornadas de Biologa de la Universidad Nacional de Lujn.

30. Gonzlez Galli, L. 2007. Conferencia Enfoques evolutivos de la conducta humana. II

Jornadas Nacionales de Estudiantes de Biologa. Universidad Nacional de Misiones, Facultad de Ciencias Exactas Qumicas y Naturales. Posadas, Misiones.

31. Gonzlez Galli, L. 2007. Conferencia Enseanza de la teora evolutiva. II Jornadas

Nacionales de Estudiantes de Biologa. Universidad Nacional de Misiones, Facultad de Ciencias Exactas Qumicas y Naturales. Posadas, Misiones.

32. Gonzlez Galli, L. 2007. Conferencia Debates actuales en la teora evolutiva: el

problema de las unidades de seleccin y la hiptesis del gen egosta. IV Jornadas de las Ciencias. AMAT, ISFD N 35, Monte Grande. Monte Grande, Buenos Aires.

1

PARTE I. INTRODUCCIN

Y MARCOS TERICOS

CAPTULO 1. INTRODUCCIN .................................................................... 3 CAPTULO 2. MARCOS TERICOS I. LA TEORA DE LA EVOLUCIN .................................................................................................... 45 CAPTULO 3. MARCOS TERICOS II. TELEOLOGA ......................... 85 CAPTULO 4. MARCOS TERICOS III. LAS CONCEPCIONES DE LOS ESTUDIANTES...................................................................................... 139

3

CAPTULO 1. INTRODUCCIN

1.1 PRESENTACIN

En este trabajo se ponen en relacin dos reas disciplinares: la biologa evolutiva y la

didctica de la biologa. Numerosas investigaciones en didctica de la biologa muestran que

la enseanza de la teora evolutiva, considerada central para las ciencias biolgicas, presenta

diversas y complejas dificultades. En relacin con esta problemtica, con este trabajo se busca

realizar un aporte para responder la pregunta general cmo ensear biologa evolutiva ms

eficazmente? Esto es, cmo ensear biologa evolutiva de modo de maximizar las

probabilidades de que la mayora de los estudiantes aprendan significativamente este conjunto

de modelos cientficos. Ms especficamente, es la enseanza del modelo de evolucin por

seleccin natural (MESN) el centro de inters de esta investigacin.

A partir del anlisis de la bibliografa de investigacin existente sobre el tema se arriba

a la conclusin de que son numerosos los factores que dificultan la enseanza y el aprendizaje

de estos contenidos. Entre estos factores, la existencia de concepciones alternativas (CA)1 en

los estudiantes, que persisten an despus de la instruccin, constituye un factor clave. En

relacin con este tema, la recurrencia de formas de pensamiento teleolgico (o finalista)

constituye una parte central del problema. No queda claro, sin embargo, el estatus e

importancia de este modo de razonar. Ms escasos an son los indicios en relacin con el rol

del pensamiento teleolgico en los procesos de enseanza y aprendizaje o, ms en general, en

la comprensin por parte de los estudiantes de los fenmenos biolgicos y de los modelos

cientficos que pretenden dar cuenta de estos fenmenos. Por otro lado, tampoco es claro en

qu podra consistir un adecuado tratamiento didctico en relacin con el pensamiento

teleolgico: se debera eliminar? se debera modificar? Estos problemas son tratados con

particular profundidad en este trabajo.

El problema de la teleologa, esto es, la cuestin de la naturaleza y legitimidad de las

explicaciones que recurren a nociones tales como fin, objetivo o meta, podra parecer, en

principio, un problema especfico de la enseanza de la biologa evolutiva. Esta impresin se

1 Las expresiones concepciones alternativas (CA) e idea previas (IP) se utilizarn indistintamente en este trabajo.

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deriva del hecho de que, frecuentemente, se hace referencia al pensamiento teleolgico como

un rasgo negativo del modo en que los estudiantes, y los no expertos en biologa en general,

razonan y se expresan sobre los seres vivos. Sin embargo, se trata de un problema complejo y

relevante, no slo para la enseanza, sino tambin para la filosofa de la biologa e incluso,

para la propia biologa.

Si bien el carcter teleolgico de las concepciones alternativas de los estudiantes ya ha

sido sealado en investigaciones previas, el problema reviste una complejidad mayor que la

supuesta en dichas investigaciones. Estas suponen que la teleologa constituye un problema

exclusivamente asociado a las concepciones de los estudiantes, asumiendo que el MESN no

es teleolgico en ningn sentido. Sin embargo, el reconocimiento de que la teleologa

constituye un rasgo problemtico en relacin con el MESN, y con las explicaciones de l

derivadas, requiere una profundizacin del anlisis epistemolgico de este modelo y un

anlisis minucioso de las implicancias didcticas de este problema.

En relacin con este ltimo punto, y con las dificultades que se encuentran para el

aprendizaje del MESN, es pertinente el concepto de obstculo desarrollado por la didctica de

las ciencias naturales. Se denomina obstculo a un modo de pensar que dificulta el

aprendizaje de cierto contenido (en la Seccin 4.6 se precisa y profundiza esta definicin).

Las preguntas generales que orientaron esta investigacin fueron: cules son las

concepciones que utilizan los estudiantes para dar cuenta de la evolucin adaptativa? y qu

obstculos, subyacentes a dichas concepciones, dificultan el aprendizaje del MESN? Las

consideraciones previas sobre el problema de la teleologa nos llevaron a plantear la hiptesis

de que el pensamiento teleolgico constituye uno de estos obstculos. La investigacin

implic el diseo e implementacin en las aulas de una unidad didctica orientada a la

superacin del obstculo teleolgico. Al tratar el pensamiento teleolgico como un

obstculo surge la necesidad de identificar el contrapunto cientfico de dicha forma de

pensamiento, al que debera tender el aprendizaje. Se plantea as la pregunta de cul es la

naturaleza de las explicaciones basadas en el MESN. De este modo, el anlisis

epistemolgico del MESN se impuso como otro objetivo necesario en este trabajo.

La tarea de investigacin implic la profundizacin en diversas reas que se revelaron

ms amplias y complejas de lo que parecan inicialmente. Por ejemplo, y desde la didctica de

las ciencia naturales, el concepto de obstculo apareci como demasiado vago e impreciso.

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Como ya se seal, el problema de la teleologa tambin result ser complejo en virtud de la

vasta literatura sobre el tema y del carcter irresoluto de muchos problemas especficos

relacionados con este arduo tema filosfico. Esta situacin nos oblig a tomar decisiones

epistemolgicas con importantes consecuencias para el modo de ver estos problemas.

Explicitaremos y justificaremos oportunamente estas decisiones. En cualquier caso, este

trabajo nos llev a una profunda revisin y reestructuracin de nuestras ideas acerca de la

teora evolutiva y de cuestiones ms generales como la naturaleza de las explicaciones

cientficas, as como de tpicos claves de la didctica de las ciencias naturales tales como la

nocin de cambio conceptual.

Esta tesis se constituy en una estimulante oportunidad para poner en relacin

diferentes reas disciplinares que interesan al autor. En particular, permiti (y exigi)

relacionar la didctica de la biologa con la epistemologa de la biologa. Adems, el anlisis

de la naturaleza de las concepciones alternativas y de los obstculos subyacentes orient el

trabajo hacia una tercera rea disciplinar de inters: la psicologa cognitiva y la psicologa

evolucionista.

Esperamos que la difusin, especialmente entre los profesores de biologa, de estos

anlisis y reflexiones contribuya a mejorar la enseanza del MESN, un modelo que ocupa un

lugar central en la actual cosmovisin cientfica.

1.2 EN RELACIN CON LA DIDCTICA DE LAS CIENCIAS NATURALES

1.2.1 La didctica de las ciencias naturales como disciplina

Aunque relacionada con las ciencias de la educacin, la didctica de las ciencias

naturales constituye una disciplina autnoma, con sus propias problemticas especficas de

investigacin. As, la didctica de las ciencias naturales se diferencia de la pedagoga

aplicada a las ciencias y responde, segn Astolfi (2001, p. 74), a tres caractersticas

principales:

1) Se centra en campos conceptuales delimitados para examinar los problemas especficos

que se plantean desde el punto de vista de su enseanza y su aprendizaje.

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2) Los contenidos de la enseanza no vienen dados de antemano sino que quedan, en gran

medida, por construir. As, el saber erudito no proporciona, tal cual, un contenido de

enseanza para cuya adaptacin fuese suficiente una simplificacin descendente.

3) Como consecuencia de (1) y (2) es necesario crear conceptos nuevos.

Al diferenciar la didctica de la pedagoga, Astolfi y Develay (1989, p. 9-10)2, sealan

que la aproximacin didctica opera:

- Por una parte, ms arriba de la reflexin pedaggica, teniendo en cuenta los contenidos

de la enseanza como objetos de estudio. La Didctica permite entonces el descubrimiento

de los principales conceptos que funcionan en la disciplina y el anlisis de sus relaciones.

Ella se interesa en su historia, sus rectificaciones respectivas, las modalidades de su

introduccin en la enseanza. Examina el funcionamiento social de sus conceptos, las

prcticas sociales a las que se remiten... Las ideas de tramas conceptuales, de nivel de

formulacin, de transposicin didctica, de prcticas sociales de referencia estn aqu

presentes;

- y por otra parte, ms abajo (de la pedagoga), profundizando el anlisis de situaciones de

clase para comprender mejor cmo eso funciona y lo que se juega all. El estudio de las

representaciones de los alumnos, de sus maneras de razonamiento y de la manera en que

ellos descifran las expectativas de la enseanza interviene en este propsito. Pero tambin el

anlisis del modo de intervencin del docente a fin de sugerirle una gama de posibilidades y

no su reclusin en una modalidad nica de intervenciones.

2 - De une part, en amont de la reflexin pdagogique, en prenant en compte les contenus denseigmente comme objets dtude. La Didactique permet alor le reprage principaux concepts qui fonctionnent dans la discipline et lanaluse de leurs relations. Elle sintersse leer histoire, leurs rectifications respectives, les modalits de leer introduction dans lenseignement. Elle examine le fonctionnement social de ces concepts, les practiques sociales auxquelles ils renvoient Les ides de trames conceptuelles, de niveaux de formulation, de transposition didactique, de practiques sociales de rfrence sont ici prsentes; - et, dautre part, en aval, en approfondissant lanalyse des situations de classe pour mieux comprendre de lintrieur comment cela fonctionne et ce qui sy joue. Letude des reprsentations des lves, de leurs modes de raisonnement, de la manire dont ils dcryptent les attentes de lenseignement intervient dans ce propos. Mais aussi lanalyse du mode dintervention de lenseignant afin de lui suggerr une gamme de posibles et non son enfermement dans une modelit unique dinterventions..

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1.2.2 Sobre el enfoque constructivista

Los estudios en didctica de las ciencias previos a la dcada de 1970 se centraban en el

desarrollo y evaluacin de currculos, comparando luego los resultados obtenidos en un grupo

experimental y un grupo control. Sin embargo, los resultados de las reformas educativas

basadas en esta perspectiva resultaron, en trminos de aprendizaje, decepcionantes. Estos y

otros factores contribuyeron a cambiar la perspectiva en la didctica de las ciencias. Entre

estos factores, se pueden mencionar los trabajos del psiclogo estadounidense David Ausubel,

que enfatizaban la importancia de conocer y considerar los conocimientos previos de los

estudiantes. Tambin fue relevante el impacto de nuevas corrientes epistemolgicas tales

como las debidas a las obras de Thomas Khun, Stephen Toulmin e Imre Lakatos. A partir de

estos y otros aportes se fue configurando lo que se ha denominado el paradigma

constructivista en la didctica de las ciencias naturales, que se ha constituido en una

referencia dominante en esta disciplina (Baquero et al., 2008; Carretero, 2004, p. 250;

Sanmart, 2002, p. 18-19). De acuerdo con Sanmart este enfoque se define por los siguientes

elementos:

Los conceptos se construyen, no se descubren. Las ideas se construyen para dar cuenta de

la realidad, pero no son la realidad.

Cuando se empieza el estudio de un tema, el estudiante ya tiene ideas construidas sobre

dicho tema. El aprendizaje implica la reinterpretacin y reelaboracin de estas ideas

previas.

La enseanza debe basarse en la consideracin de las ideas previas, proponiendo

actividades que faciliten la evolucin de estas ideas.

Los errores de los estudiantes constituyen momentos normales e inevitables del proceso de

aprendizaje.

Astolfi (2001, p. 56) seala que el constructivismo () se refiere ms bien a los

procedimientos de enseanza cuando sitan al alumno como eje de los aprendizaje escolares.

El punto de vista constructivista se opone aqu al punto de vista transmisivo. Seala luego

este autor (p. 63) que () si se opone (el enfoque constructivista) a una pedagoga de la

transmisin-recepcin centrada en el objeto, se opone tambin a una pedagoga centrada

nicamente en el nio que construyera su saber segn sus necesidades e intereses. El alumno

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construye su saber a partir de una investigacin

gonzález galli, leonardo martín. 2011

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