margarita salomé petrich moreno elizabeth leon...

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Biol

ogía

I

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Petr

ich

• Le

on Biología I

Enfoque por competencias

Los cocontntenenidos de Biología I están estructurados bajo el I enfoque por competenciias pro--pup estoo e en n la Reforma Integral de la Educación Meedia Superior (RIEMS) y propicia el desarar-rollo dede h haabilidades mmetetododolológógici as, , de pensamiento y de comunicación, la reflefl e exixiónón sobbree lla imimi portancicia a dede s susus a accciiones y actititutudedes,s, al mismmo o titiemempo que dirige su proopip o o aprendizaje, coconfnforo ma su cultura cientítífi ficaca y y ffomomeentat su capacidad paarara a autoevaluarse.

CoConn bbase eeenn n esestata uunaa nnueuevav vvisisióión n sosobrbree ele a aprprenendizaje de las cienciass, ses ccrereanan situauacioneses didáctcticicas quee privilegian la compmpreresisiónón p poro eencncimima a dede l laa mem morización, , dedemmosttrandndoo que lala b biología es una ciencia cotidiana yy p proromomoviendo la adopciiónón del conoccimimieientntoo cicientífi co para comprender y explicar la complejidad de los seres vivoss.

LoLo a antnterrioior r se logra a partir de un vocabulaaririo o seenncillo yy aprprropoopopopiaiaiaiadododod , , pepepeerorooro n n no carenttee e deedede rigigoror cicicienentítífi ficoco, lala c cototidianidad de la ciencia, la coconsnstrucciiónón d delelle ccononnococcimimi ieieenttntoo o y y elel d desesarrrollllo oo de cocompmpetetenenciciasas m medediaantte actividades de diverrssos tipopos, exppppeere iencnciaias dede labbabororatorio y alggggunuunnaasas apa licaciones adecuadas con el nivel educativvoo y y lolos prrropopo óósiiti os delel curu so.

El llibibroro ees,, a además, una invitación para que lloos eeestudiantntesesess adoptteenen u uu unanaa a aactcttc itititududud r r resese poponss-able yy ccrírítiticaca a ntnte las diversas prooblb emmááticas aambmbbieientntalalala eseses a partir dededee lla a aaapa licación del ccono-cimiento científiífi c coo.

Los

I S B N 978-607-01-0521-0

9 7 8 6 0 7 0 1 0 5 2 1 0

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Enfoque por competencias

Margarita Salomé Petrich MorenoElizabeth Leon Aguilar

Biología I

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El libro Biología I fue elaborado en Editorial Santillana por el siguiente equipo:

La presentación y disposición en conjunto y de cada página de Biología I son propiedad del editor. Queda estrictamente prohibida la reproducción parcial o total de esta obra por cualquier sistema o método electrónico, inclusoel fotocopiado, sin autorización escrita del editor.

D. R. © 2010 por EDITORIAL SANTILLANA, S. A. de C. V.Av. Universidad 767, Colonia del Valle. C. P. 03100, México, D. F.

ISBN: 978-607-01-0521-0Primera edi ción: mayo de 2010

Miembro de la Cámara Nacional de la Industria Editorial Mexicana.Reg. Núm. 802Impreso en México /Printed in Mexico

Dirección de Investigación y Proyectos

Antonio Moreno Paniagua

Dirección de Contenidos y Métodos

Lino Contreras Becerril

Dirección de Procesos Editoriales

Wilebaldo Nava Reyes

Gerencia de Bachillerato

Armando Sánchez Martínez

Gerencia de Arte y Diseño

Humberto Ayala Santiago

Coordinación de Diseño

Carlos A. Vela Turcott

Coordinación Iconográfica

Nadira Nizametdinova Malekovna

Coordinación de Realización

Alejo Nájera Hernández

Autoras

Margarita Salomé Petrich MorenoElizabeth Leon Aguilar

Colaboración especial

Raymundo Enrique Ortega Dávila

Edición y revisión técnica

Adrián Romero Rodríguez

Corrección de estilo

Ofelia Arruti y Hernández

Diseño de portada e interiores

Beatriz Alatriste del Castillo

Diagramación

Eduardo Sevilla González y Ana Laura Sainz Hernández

Iconografía

Ruth Torres y Juan Miguel Bucio

Ilustración

Digital Stuff/Héctor Medina/Trazo Magenta

Fotografía

Archivo Santillana (páginas 8, 9, 11, 13-15, 19, 22, 30, 31, 33, 34, 42-44, 53-58, 60, 62, 78-80, 82-84, 92, 95-98, 100-104, 107, 111, 112, 122, 123, 129, 147, 148, 152, 150, 153, 158, 160-162, 164, 170, 171, 173, 174, 178-180, 187, 192-195).

ThinkStock (páginas 10, 15, 32, 35, 56, 59, 61, 109, 118, 119, 149, 155, 169, 184, 188, 194)

Archivo digital (página 82)

PhotostoGo (páginas 36, 119, 172, 176, 184)

wikipedia (páginas 49, 184, 186, 188, 194)

PhotoSipn (páginas 119, 159, 188)

LatinStock (páginas 177, 189)

Fotografía de portada

Archivo Digital

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Presentación

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Biología I, de la nueva serie Santillana Bachillerato, se desarrolló de acuerdo con el programa de estudio de la Refor-ma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), la cual se basa en el enfoque por competencias, entendidas éstas como el conjunto de conocimientos, habilidades, actitudes y valores que debes poner en práctica para enfren-tar los retos planteados por tu entorno social y familiar, y en especial para incorporarte a la educación superior o al mundo laboral.

En esta obra se presenta un modelo didáctico claro que contribuirá a que desarrolles las competencias propuestas en el programa de estudio de la asignatura. Te ofrece oportunidades para construir diversos saberes, así como para que apliques y uses los recursos tecnológicos disponibles como medios e instrumentos de comunicación.

Biología I está organizado en cinco bloques; en el primero se reconoce la biología como la ciencia de la vida. Al principio se analiza la integración de esta ciencia, sus ramas y disciplinas principales y su interrelación con otras cien-cias, disciplinas y áreas del conocimiento. Al fi nal se analizan los procedimientos de la investigación científi ca, como herramientas poderosas en la construcción del conocimiento de los seres vivos.

En el segundo bloque se identifi can las principales características y componentes de los seres vivos a partir de los niveles de organización biológica, en los que se detallan las propiedades más relevantes de los bioelementos y las biomoléculas como los principales componentes de la vida. También se describen los procesos de replicación y sín-tesis proteica para que, en conjunto, se analicen las características distintivas de los seres vivos, como su estructura y función, metabolismo, reproducción y crecimiento, por mencionar algunas.

En el tercer bloque se estudia la célula como unidad fundamental de la vida. Se parte de sus características básicas y clasifi cación para culminar con el estudio de su origen y evolución. Por último, se analiza la estructura y función de los principales componentes celulares.

El cuarto bloque está dedicado a describir el metabolismo de los seres vivos. Para empezar, se analizan los diferentes procesos de transformación de energía para, posteriormente, estudiar con detalle los procesos metabólicos, repro-ductivos y de nutrición de los organismos, los cuales permiten entender la extensa biodiversidad del planeta. Finalmente, el quinto bloque se destina al estudio de la biodiversidad con un especial enfoque hacia cómo preser-varla. Inicia con el estudio de los virus y el análisis sobre su consideración como seres vivos o entes relacionados con la vida. Se analizan también las principales características de clasifi cación de los seres vivos, a partir de los tres dominios de Woese, aunque se estudian también otros sistemas de clasifi cación que se han utilizado en la his-toria de la biología. Para concluir, se revisan las características distintivas del dominio Eukarya, donde se incluye el ser humano.

Este libro, que se centra en el desarrollo de las competencias, no descuida el rigor de los conceptos biológicos, aun-que hemos procurado presentarlos con un lenguaje claro, sencillo y directo, de tal manera que sea comprensible para ti. La nueva estructura del libro y la forma de abordar los temas están orientadas a lograr que obtengas un cabal conocimiento de la biología, así como que desarrolles las competencias que se indican en el programa de estudio. Para cumplir con estos propósitos, siempre se tuvo presente que el conocimiento y la comprensión no son sufi cientes, pues la biología no constituye una asignatura más que debas cursar para obtener un certifi cado, sino también una práctica destinada a transformar y mejorar tu vida y el entorno social, económico y ambiental.

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Contenido

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Presentación 3

Contenido 4

Tu libro 6

Bloque I. La Biología como ciencia de la vida 8

1.1 La Biología: una ciencia integradora e interdisciplinaria 9

Una invitación al estudio de la biología 10Breve reseña sobre la historia de la biología 11El campo de acción de la biología y sus principales divisiones 11La relación de la biología con otras ciencias 13Los niveles de organización de la vida 14La biología y la bioética 16Logros 17

1.2. El pensamiento científi co 18 ¿Qué es la ciencia? 19Logros 25

Integración 26

Bloque II. Características y componentes de los seres vivos 28

2.1. Características distintivas de los seres vivos 29

¿Qué es la vida? 30Homeostasis 33

Logros 392.2. Bioelementos que conforman a los seres vivos 40

El origen de los elementos 41Los bioelementos 43El agua 46Logros 51

2.3. Biomoléculas orgánicas 52

Las moléculas de los seres vivos 53Carbohidratos 55Lípidos 58Proteínas 60Ácidos nucleicos 62Logros 63

2.4. Replicación del ADN y síntesis de proteínas 64 Ácido desoxirribonucleico

(ADN) 65Síntesis de proteínas y ARN 69El código genético, la biología molecular y la ingeniería genética 71

Logros 73Integración 74

Bloque III. La célula: unidad fundamental de la vida 76

3.1 Teoría celular 77 La célula, el componente básico y fundamental de todos los seres vivos 78Postulados básicos de la

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teoría celular: unidad de función y unidad de origen 80Teorías actuales que explican el origen de las primeras células 82Logros 89

3.2. Tipos celulares 90 Células procarióticas y eucarióticas 91Evolución celular 94Células vegetal y animal 96Logros 99

3.3 Estructura y función de los principales componentes celulares 100

Membrana celular: estructura, función y transporte 102Citoplasma celular 107Organelos relacionados con la elaboración y transporte de insulina 108Mitocondrias 109Organelos de almacenamiento y degradación celular 110Estructuras de movimiento celular 111Logros 113

Integración 114

Bloque IV. Metabolismo 1164.1 Los procesos de transformación de

energía 117 Los tipos de energía en los seres vivos 118Reacciones exotérmicas y endotérmicas 122Estructura y función del ATP 124Logros 125

4.2. Metabolismo 126Anabolismo y catabolismo 127

Enzimas 129Logros 133

4.3. Nutrición 134La nutrición en los organismos autótrofos 135La nutrición en los organismos heterótrofos 143Logros 145

4.4. Respiración 134 Respiración aerobia 147Respiración anaerobia 152Logros 155

Integración 156

Bloque V. Biodiversidad 1585.1 Los virus 159

Características de los virus 160Clasifi cación de los virus 165Enfermedades virales 166Logros 167

5.2. Clasifi cación de los seres vivos 168

Historia de la clasifi cación de los seres vivos 169Logros 175

5.3. Las bacterias 176Los procariontes 177Las diferencias entre el dominio Bacteria y Archaea 182Logros 183

5.4. Dominio Eukarya 184 Los cuatro reinos del

dominio Eukarya 184Logros 197 Integración 198

Bibliografía 200

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Tu libro

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Entrada de bloque

Al principio de cada bloque encontrarás las unidades de competencia y los contenidos por estudiar: conocimientos (saber), habilidades que debes poner en práctica para desarrollar tus competencias (saber hacer) y las actitudes que has de adoptar (saber ser).

Secuencia didáctica De entrada

Expone los indicadores de tu desempeño, el producto (presentaciones, informes, investi-gaciones, etcétera) que deberás obtener al fi nalizar la secuencia y después de realizar las actividades y potenciar los atributos de las competencias genéricas durante la secuencia.

Reactivación Presenta preguntas de evaluación diagnóstica que te permiten recuperar la información que ya conoces y la relación que tiene con el tema por estudiar, de modo que te ayuda a explorar tus conocimientos.

Desarrollo Apartado principal de la secuencia que contiene los conocimientos establecidos en el pro-grama de estudio y las actividades necesarias para que alcances las unidades de competen-cia. La información y las actividades están organizadas en torno a los ejes de trabajo que se presentan en la siguiente página, los cuales pueden ser simultáneos.

Tu libro Biología I está conformado por cinco bloques, organizados con el propósito de apoyarte en la integración de los saberes necesarios para alcanzar determinados niveles de desempeño.

Cada bloque contiene dos o más secuencias didácticas y se organizó de la siguiente manera:

Integración

Elementosdel bloque

Recuperación de información disponible

Conocimientos

Habilidades

Secuenciadidáctica

De entrada

Desarrollo Actitudes

Reactivación

Logros Producto

Entrada

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Desarrollo ¿Qué necesito saber (conocimientos)… para elaborar los productos¿Qué necesito saber hacer (habilidades)… de mi aprendizaje?

Además de los elementos mencionados, cada secuencia incluye diferentes secciones y cápsulas que te permitirán desarrollar o ejercitar tus habilidades, descubrir tus actitu-des y manifestarlas en los productos a partir de estrategias de aprendizaje. Entre ellos están:

Actividad. Presenta una o varias estrategias de aprendizaje mediante las cuales aprende-rás diversas maneras de resolver problemas al mismo tiempo que desarrollas diferentes competencias.Competencias genéricas. Actividades para relacionar los saberes con el desarrollo de una o varias competencias genéricas.En el laboratorio. Te presenta actividades prácticas que podrás realizar mediante los pro-cedimientos y metodologías de la investigación científi ca.Espacio tecnológico. Incluye el uso de las tecnologías de información y comunicación que habrás de consultar para investigar, extraer información y relacionar datos. Propone el uso práctico de los recursos multimedia o computacionales con el fi n de enriquecer los saberes de la secuencia, así como la refl exión acerca de cuestionamientos éticos y ambientales.Conexiones. Presenta los vínculos con otras asignaturas, con tu vida cotidiana en familia y en tu comunidad. Datos a la mano. Brinda información interesante en cifras, gráfi cas y cuadros.Glosario. Contiene defi niciones de los vocablos técnicos más relevantes o poco usuales.Palabras en el tiempo. Te permite conocer la evolución de las palabras y las variantes de su empleo. Puede incluir su raíz etimológica y su uso contextual.Bajo el microscopio. Ofrece información para profundizar y ampliar tus saberes. Portafolio de evidencias. Sugiere los productos parciales que deberás incluir en tu porta-folio de evidencias, el cual integrarás y utilizarás durante el curso. Recuerda que tú debes crear este portafolio para evidenciar tu aprendizaje.

Las páginas de Internet en algunas de las secciones o cápsulas están referidas como enlace con un número. Para acceder a él hay que entrar en la página www.bachilleratoenred.com.mx/enlaces/bio1 y dar clic en el número que corresponde.

Logros Espacio para revisar tus aprendizajes con base en lo que reuniste en tu Portafolio de eviden-cias y elaborar un producto fi nal que te servirá para alcanzar la unidad de competencia, así como refl exionar sobre lo que aprendiste y/o lo que te falta conseguir. Es un momento oportuno para demostrar lo que aprendiste resolviendo diversos ejercicios que presen-tan un mayor grado de complejidad.

Integración del bloque

Para cerrar el bloque, después de las secuencias encontrarás actividades que te ayudarán a integrar tus saberes y evaluar tu desempeño para alcanzar la unidad de competencia planteada en la entrada del bloque. En esa parte hallarás:Síntesis con ejercicios para resumir y recapitular los saberes del bloque, ySinergia con preguntas y actividades para recordar, explicar, aplicar, analizar, opinar, crear y refl exionar, de manera que te des cuenta de los saberes que adquiriste. Además, se incluyen ejercicios de autoevaluación, coevaluación y evaluación.

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88

SABER

SABER HACER

SABER SER

• El campo de estudio de la

biología.

• Las principales divisiones

del campo de acción de la

biología.

• La relación de la biología

con la química, física,

matemáticas, geografía e

informática.

• Los niveles de organi-

zación de la materia:

químico, celular, tisular,

orgánico, individual y eco-

lógico de los seres vivos.

• Las características básicas

de la ciencia: sistemática,

metódica, objetiva, verifi -

cable y modifi cable.

• Las características del

método científi co aplicado

a la biología.

• Reconocer, la aplicación

de cada una de las

ramas de la biología.

• Relacionar la biología con

otras ciencias experimen-

tales y sociales.

• Explicar los diferentes

niveles de organización

de la materia de los seres

vivos.

• Emplear el método

científi co para resolver un

problema sencillo.

• Construir hipótesis y di-

señar modelos científi cos

sencillos para ser compro-

bados.

• Relacionar las nuevas tec-

nologías con la biología y

sus implicaciones.

• Refl exionar críticamente

sobre los aspectos éticos

del uso de las nuevas

tecnologías aplicadas a la

biología.

• Problematizar y discutir

sobre las aportaciones

de la biología a la vida

cotidiana.

• Refl exionar críticamente

acerca de los avances de

la biología y su importan-

cia para la sociedad.

• Participativo para la reso-

lución de problemas de

manera colaborativa.

• Consciente del impacto de

los avances de la biología

en la sociedad.

• Dispuesto para desarrollar

actividades de aprendizaje

con una postura crítica.

• Respetuoso de la partici-

pación de sus compañeros

en clase.

Unidad de competencia

En este bloque:

• Identifi carás el campo de estudio de la biología, su interrelación con otras ciencias, así como sus aplica-

ciones en la vida cotidiana, reconociendo el carácter científi co de esta disciplina.

1Bloquea

La biología como ciencia de la vida

nte

s de

ortan-

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99

La biología: una ciencia integradora e interdisciplinaria

1.1

Ésta podría ser la imagen que la mayoría de las personas tiene de un biólogo, científi co o investigador de las ciencias biológicas, sin embargo, ¿será atinada esta percepción? Durante esta secuencia podrás analizarlo.

entradaDe

Indicadores de desempeñoAl concluir esta secuencia, serás capaz de formarte un concepto propio sobre esta ciencia, a partir de tu aprendizaje sobre su campo de estudio, las relaciones que mantiene con otras ciencias y las disciplinas que de ella se han generado. Además, describirás cómo ha contribuido esta ciencia al desarrollo biotecnológico de la humanidad y, por tanto, a tu vida cotidiana a partir de la comprensión de los niveles de organización de la materia.

ProductoPeriódico mural sobre el papel de la biología en tu vida cotidiana.

Competencias genéricasLas actividades presentadas en esta secuencia te ayudarán a desarrollar los siguientes atributos de las competencias genéricas:

4.1. Expresar ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráfi cas.4.3. Identifi car las ideas clave en un texto o discurso oral e inferir conclu-siones a partir de ellas.5.2. Ordenar información de acuerdo con categorías, jerarquías y relaciones.5.6. Utilizar las tecnologías de la informa-ción y comunicación para procesar e inter-pretar información.6.1. Elegir las fuentes de información más relevantes para un propósito específi co y discriminar entre ellas de acuerdo con su re-levancia y confi abilidad.7.3. Articular saberes de diversos campos y establecer relaciones entre ellos y tu vida co-tidiana.8.2. Aportar puntos de vista con apertura y considerar los de otras personas de manera re-fl exiva.

Competencias disciplinares básicasEl contenido de esta secuencia está estructurado para ayudarte a desarro-llar las siguientes competencias disciplinares básicas:

• Establecer la interrelación entre la ciencia, la tecnología, la sociedad y el ambiente en contextos históricos y sociales específi cos.

• Relacionar los niveles de organización química, biológica, física y ecoló-gica de los sistemas vivos.

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1010

Una invitación al estudio de la biología

Todos los días, median-te un breve ejercicio de observación de tu en-torno, podrás plantearte preguntas relacionadas con el conocimiento que aporta el estudio de la biología. ¿Cómo explicar el origen de los alimen-tos y el crecimiento de tus uñas?, ¿la aparición de una molesta gripe y la acción de las vitaminas

que refuerzan tu sistema inmunitario?, ¿la caída de las hojas de los árboles en el otoño y su fl orecimiento en la primavera?

Si lees el periódico, encontrarás artículos que informan sobre el descubrimiento de nuevos tratamientos contra el cáncer, el cultivo de organismos modifi cados genéticamente o acerca de cómo se producen tejidos humanos en el laborato-rio. En relación con los diversos acontecimientos científi cos que afectan tu vida y la de la sociedad, leerás sobre algunas polémicas relacionadas con los efectos de los cultivos transgénicos, la clonación, las epidemias o el bioterrorismo. En fi n, sería una larga lista de hechos cotidianos que tienen que ver con el cono-cimiento de la biología y, en la actualidad, es necesario estar informado sobre sus principios, pues de ello dependerá que, en un futuro, tomes decisiones y posiciones en relación con la salud y el ambiente y, de esa manera, participes activamente con la sociedad.

La biología es una ciencia relativamente nueva, aunque el estudio de los seres vivos ha acompañado a la humanidad desde las primeras sociedades, pues, como especie, hemos dependido del conocimiento de la Naturaleza.

El campo de estudio de la biología es precisamente el conocimiento de nues-tro entorno natural: cada uno de sus componentes vivos, sus características, las interrelaciones entre éstos, su origen y desarrollo, las transformaciones que ocurren ante determinados efectos y a lo largo del tiempo, su utilidad para el bienestar humano y su incidencia en la salud.

Reactivación.

1. ¡La vida es maravillosa! Sin embargo, para el fi lósofo, el poeta y el biólogo, esta frase tiene signifi ca-dos distintos. Elabora un escrito donde expliques tu noción de lo que es y representa la vida para ti y cómo la valoras desde los puntos de vista fi losófi co, biológico e incluso poético.

2. Contesta las siguientes preguntas en tu cuaderno:

a) ¿Cómo defi nirías la biología?b) ¿Tienes alguna relación con los resultados del trabajo de los biólogos?c) ¿Desde cuándo crees que existe la biología?d) ¿Cuáles crees que son las herramientas e instrumentos básicos de un biólogo moderno?e) ¿Cómo y en qué trabaja un biólogo?

La biología estudia todos los proce-sos que llevan a cabo las diversas

formas de vida, tanto interna como externamente.

El término biología proviene del latín bios, que signifi ca “vida” y logos “razonamiento”, “conoci-miento” o “estudio”. Treviranus, en 1802, escribió en uno de sus escritos: la biología estudiará las distintas formas de vida, las con-diciones y las leyes que rigen su existencia y las causas que deter-minan su actividad. En la actua-lidad, muchos investigadores coinciden en que la biología es la ciencia que estudia la vida, aunque ese conocimiento debe servir para benefi cio del ser hu-mano, el ambiente, el planeta y la propia vida.

palabras en el

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1111

Breve reseña sobre la historia de la biología

El acercamiento del ser humano con el conocimiento del mundo vivo inició, quizá, con la observación y el reconocimiento de los ciclos de vida, así como de los propios procesos de nacimiento, crecimiento, muerte, salud y enfermedad de plantas y animales que usaba de manera cotidiana. Los primeros escritos conocidos relacionados con el estudio de plantas y animales los realizaron las civilizaciones chinas varios milenios antes de nuestra era y describen, entre otros aspectos, el cultivo del gusano de seda, el reconocimiento y uso de plantas medicinales, así como técnicas de acupuntura.

Otras culturas, como la hindú, la egipcia y las mesopotámicas, también tuvie-ron avances importantes en el conocimiento de los seres vivos. En Egipto, por ejemplo, se construyeron jardines botánicos y zoológicos, mientras que en la antigua Grecia se estudiaron los seres vivos desde un enfoque más científi co. Anaximandro, en el siglo VI a. de C., hablaba de adaptación y del origen acuático de la vida, y Aristóteles, en el siglo III a. de C., realizó la primera clasifi cación científi ca de los seres vivos y estableció un método de estudio.

Durante la Edad Media hubo un declive en los aportes científi cos, pues la activi-dad intelectual se concentró en la religión. No fue sino hasta el siglo XV, durante el Renacimiento, cuando se volvieron a retomar las investigaciones sobre los fenómenos naturales, con métodos de estudio basados en la experimentación y la medición.

En el siglo XVII, el invento del microscopio fue el gran trampolín que permitió el despegue de la biología como la ciencia que hoy conocemos. Desde entonces, y hasta el siglo XIX, muchos naturalistas y médicos se dedicaron a conocer por se-parado las características de plantas y animales. Sin embargo, la biología, como la ciencia que integra los diversos estudios acerca de los seres vivos, nace en la época de la Ilustración (siglo XIX), cuando Jean-Baptiste Lamarck y Gottfried Treviranus utilizan por primera vez, en 1802, el término “biología” al referirse al estudio cien-tífi co que integra los diferentes aspectos relacionados con los seres vivos.

El campo de acción de la biología y sus principales divisiones

De manera general, la biología se entiende como el estudio de todos los seres vivos, por tanto, defi nir su campo de estudio resulta bastante obvio: todo lo que esté vivo o tenga relación con la vida será objeto de interés para los actuales biólogos. Sin embargo, en los últimos dos siglos, los estudios biológicos se han tenido que ubicar en diferentes campos particulares debido a la gran cantidad de conocimientos generados y de tan diversa índole, aunque esto no ha hecho que se pierda de vista el marco integrador de la biología. Además, es necesario considerar que se pueden encontrar interrelaciones entre las divisiones de la biología, a pesar de su especialización.

Por ejemplo, en un principio sólo se reconocían dos grandes campos: la botánica, dedicada al estudio de las plantas, y la zoología, al de los animales. Más tarde, surgen de estas ciencias es-pecialidades como la micología, que es el estu-dio de los hongos, y la ictiología o estudio de los peces, entre muchas otras ramas y disciplinas.

Las culturas mesoamericanas desarrollaron también impor-tantes conocimientos sobre los seres vivos y sus ciclos de vida; prueba de ello es la domes-ticación de diversas especies de plantas, como el maíz, la calabaza, el chile y el tomate; además, contribuyeron con am-plios conocimientos para el tra-tamiento de distintas enferme-dades mediante la herbolaria.

bajOmi croscopioel

Espacio Tecnológico

Si quieres conocer más acerca de la historia de la biología, visita la página http://www.ba-chilleratoenred.com.mx/enla-ces/bio1 y da clic en el enlace 1.

La cantidad y diversidad de cono-cimientos acerca de los seres vivos ha conducido, necesariamente, a la especialización en diferentes campos de estudio.

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1212

Con la invención del microscopio y el descubrimiento de los microorganismos, surge la disciplina conocida como microbiología, en la que se incluyen las ra-mas de la protozoología (estudio de los protozoarios) y la bacteriología (estu-dio de las bacterias). De igual manera, gracias al microscopio, se inicia el estudio detallado del funcionamiento celular, con lo que nace la disciplina llamada ci-tología o biología celular, en la que se estudian los tejidos en su rama cono-cida como histología.

Con las nuevas tecnologías y métodos de investigación científi ca, se enriquecie-ron los conocimientos que ya se tenían acerca de las estructuras de plantas y animales, incluido el cuerpo humano; es decir, se redefi nió la disciplina de la anatomía, aunque desde el punto de vista biológico entendido como el estudio de las funciones de cada célula, tejido, órgano y sistema de las plantas y anima-les, lo cual también redefi nió las ramas de la fi siología animal y vegetal. Las investigaciones sobre la composición química de los seres vivos y las transfor-maciones en la materia que los conforma dieron lugar a la disciplina conocida como bioquímica.

La herencia biológica y la manera como se transmiten características de padres a hijos son estudiadas por la genética, y la genómica se apoya en la biología molecular para el conocimiento de la composición química particular de cada una de las unidades de transmisión de los caracteres hereditarios, los genes, conformados por moléculas de ADN. Aunado a esto, los cambios que han ocu-rrido a lo largo de la historia de la Tierra y de las especies son explicados por la evolución, que se relaciona estrechamente con la paleontología.

Actividad

Hasta aquí se ha explicado el objeto de estudio sólo de algunas de las divisio-nes de la biología, sin embargo, existen muchas más. Por esta razón, es mo-mento de que investigues e identifi ques qué es la biología, cuál es su campo de estudio y cuáles son sus principales divisiones.

1. Con el apoyo de su profesor o profesora, elaboren entre todos una lista con por lo menos diez fuentes de información que consideren las más confi a-bles para realizar investigaciones para este curso, las cuales pueden ser libros universitarios o especializados en alguna disciplina, revistas científi cas o de divulgación, páginas de Internet sobre educación biológica, entre otras. Re-cuerden guardar esta lista, pues les será útil para todo el curso.

2. Una vez elaborada la lista con el debido consenso, realiza una investigación sobre el concepto de biología y su campo de acción.

3. Una manera de analizar las divisiones del campo de acción de la biología es a partir del análisis de sus cuatro paradigmas fundamentales y el paradigma unifi cador de la biología. Investiga en las fuentes seleccionadas esta manera de dividir la biología.

4. Una vez reunida tu información, elabora un informe en el que analices, dis-cutas y expongas los diferentes conceptos de la biología y los campos de es-tudio que cada autor te refi rió. Además, debes incluir un cuadro comparativo sobre las divisiones de esta ciencia que encontraste en cada fuente.

5. Para fi nalizar, incluye en tu informe, a manera de conclusión, tu propio con-cepto de biología, el campo de estudio general que consideres más adecua-do para ésta y un mapa conceptual sobre las principales divisiones de esta ciencia.

portafolio

Guarda tu informe de investigación.

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1313

La relación de la biología con otras ciencias

Como ya lo hemos mencionado, los biólogos estudian todos los aspectos de los se-res vivos. Entre ellos, podemos mencionar los compuestos químicos que los con-forman y la manera como los obtienen del medio y los transforman. Todo esto se ha sabido a partir de los conocimientos que aporta la química.

La biología se vincula con la física para explicar la manera en que los organis-mos obtienen y transforman la energía, sus relaciones y dependencias, como la humedad, salinidad, temperatura, composición del suelo y de la atmósfera, entre otras. Los mecanismos de transporte de sustancias desde las raíces de un árbol hasta sus hojas más altas (capilaridad), la manera en que funciona el cora-zón de una jirafa para enviar sangre hasta su cerebro (hidráulica) o los procesos por los que entran y salen sustancias de una célula (ósmosis), son sólo algunos de los ejemplos más comunes entre los conocimientos biológicos y físicos. La biología, como toda ciencia, requiere para muchos fenómenos medir y obtener datos precisos que le permitan comparar y verifi car cambios; además, necesita ubicar acontecimientos en el tiempo y espacio geográfi co, de allí su relación estrecha con las matemáticas y la geografía.

En la actualidad, los avances tecnológicos, como las computadoras e Internet, permiten realizar modelos y simulaciones con los que se pueden predecir even-tos, como el crecimiento de las poblaciones, las respuestas de los ecosistemas a ciertas condiciones climáticas, etcétera. Por lo mismo, la informática también se considera como una de las disciplinas con las que la biología mantiene rela-ciones estrechas.

Con esto, podrás darte cuenta de que la biología no sólo tiene relaciones entre sus propias disciplinas, ramas o campos de estudio, sino que también integra conoci-mientos y procedimientos que se desarrollan en otras ciencias, áreas y disciplinas, como pueden ser la química, la física, las matemáticas, la informática y la geografía. Finalmente, estas ciencias se ocupan también de explicar aspectos generales de la Naturaleza que la biología utiliza y aplica en el estudio de los seres vivos.

Actividad

La biología no sólo tiene relación con otras ciencias exactas o experimentales, sino que también utiliza los conocimientos y métodos de las ciencias sociales y administrativas. Un ejemplo de esto son las Manifestaciones de Impacto Am-biental (MIA) que se elaboran con el apoyo de muchos expertos, entre ellos los biólogos, y que tienen como fi nalidad estudiar la viabilidad de un proyecto de infraestructura sin repercusiones hacia el ambiente.

1. Formen equipos de cinco integrantes para realizar la siguiente actividad.2. Entren en la página http://www.bachilleratoenred.com.mx/enlaces/bio1 y

den clic en el enlace 2, donde podrán elegir y descargar las MIA que se han presentado ante la Semarnat en los últimos años; sólo tienen que seguir los pasos sencillos que ahí se indican para lo-grarlo.

3. Lean una de las manifestaciones y elabo-ren un mapa conceptual sobre las relacio-nes que mantienen las diferentes ciencias, disciplinas, áreas y campos de estudio in-volucradas en ella.

Los conocimientos científi cos generados en el campo de la física y la química se aplican en el desarrollo de herramien-tas e instrumentos que favo-recen la investigación en los diversos campos de la biolo-gía. Por ejemplo, el desarrollo del microscopio electrónico, una herramienta muy útil en la microbiología, no hubiera sido posible sin la integración de los conocimientos de la óp-tica y de las propiedades de los metales, como el oro, ya que la mezcla de estos cono-cimientos ha podido generar imágenes inimaginables del mundo microscópico.

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Los microscopios electrónicos requieren de computadoras que coordinen su funcionamiento, registren y procesen las imágenes que obtienen.

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portafolio

Guarden su imapa conceptual.

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1414

Biología y tecnología

Las ciencias biológicas, por medio del estudio y conocimiento de los seres vivos, han permitido el desarrollo de tecnologías que facilitan muchas de nuestras actividades diarias. Por ejemplo, con los aportes de la anatomía y la fi siología humanas y el conocimiento del origen, síntomas y evolución de un sinnúmero de enfermedades, se han desarrollado medidas para prevenirlas, tratarlas y cu-rarlas, tal es el caso de la elaboración de antibióticos, analgésicos, antiinfl ama-torios, antivirales, vacunas, así como métodos quirúrgicos, de análisis clínicos, etcétera.

Las mejoras en las formas de producción de alimentos de origen vegetal y ani-mal se basan en el conocimiento de sus ciclos de vida, funcionamiento y re-querimientos. Así, se han producido no sólo fertilizantes y semillas mejoradas, sino también plaguicidas, sistemas de cultivo hidropónico y de riego, alimentos balanceados y diversas maneras de madurar y conservar nuestros recursos ali-mentarios. La producción pesquera también se basa en el conocimiento de los peces, moluscos y crustáceos que solemos incluir en nuestros alimentos, el cual ha permitido desarrollar técnicas de cultivo acuícola o acuicultura y métodos adecuados de captura y conservación de productos.

Por otro lado, la investigación biológica ha requerido el desarrollo de métodos, técnicas y herramientas que permiten el estudio de la vida. Los inventos, como el microscopio electrónico, diversas técnicas de tinción de tejidos y células, di-ferentes tipos de cultivos para bacterias, la conservación de ejemplares, análisis bioquímico, entre muchas otras, han contribuido al conocimiento profundo de la vida, de la cual todavía falta mucho por conocer.

Los niveles de organización de la vida

La materia que conforma el Universo se encuentra orga-nizada en diferentes estructuras, desde las más simples, como son las partículas subatómicas, hasta las más com-plejas, que es la biosfera. Reconocer esta organización en distintos niveles facilita la comprensión de nuestro objeto de estudio: la vida.

Cada nivel de organización incluye los niveles inferiores y, a su vez, forma parte de los niveles superiores. Sin embargo, lo más importante es que cada nuevo conjunto se caracte-riza por ser más que la suma de sus partes, ya que en cada nivel de organización sucesivo aparecen propiedades que no se encontraban en ninguno de los niveles previos. Lo

anterior se conoce como propiedades emergentes. Por ejemplo, una molécula de cloruro de sodio tiene propiedades diferentes de la suma de las propiedades de los átomos que la conforman (sodio y cloro). De la misma manera, una célula cualquiera tiene propiedades diferentes de las de las proteínas, lípidos, carbohi-dratos, agua y sales minerales que la forman, y un organismo multicelular tiene propiedades nuevas y diferentes de las células que lo constituyen.

De todas las propiedades emergentes, sin duda, la más maravillosa es la que surge en el nivel de una célula individual, y es nada menos que la vida. El con-junto de las interacciones que ocurren entre los componentes de cada nivel de organización determina sus propiedades.

Espacio Tecnológico

Da clic en el enlace 3, donde en-contrarás un artículo de divul-gación sobre la relación entre las ciencias biológicas y la tec-nología. Lee el artículo, iden-tifi ca sus ideas clave y elabora un ensayo en el que expliques esta relación. Guarda tu ensayo y envíalo como archivo adjun-to al menos a tres compañeros, pidiéndoles que te retroalimen-ten con comentarios. Modifi ca tu ensayo a partir de las obser-vaciones y, fi nalmente, entréga-lo a tu profesor.

Desde el primer nivel de organiza-ción, que es subatómico, hasta el nivel de la biosfera, se producen

interacciones permanentes.

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1515

Actividad

De manera general, los niveles de organización de la materia son diez y se en-listan a continuación:

a) Átomos y moléculas. Partículas muy pequeñas que constituyen la materia tal como la conocemos en la Tierra.

b) Célula. Unidad fundamental de la vida.c) Tejido. Conjunto organizado de células del mismo tipo que llevan a cabo

una determinada función.d) Órgano. Unidad estructural formada por más de dos tejidos que lleva a cabo

alguna función específi ca dentro de otro sistema.e) Sistema. Dos o más órganos que interactúan entre sí.f) Organismo. Individuo formado por diversos tipos de células, organizadas en

tejidos, órganos y sistemas que interactúan de manera específi ca y diferen-ciada.

g) Población. Conjunto de organismos de la misma especie que viven en un lugar determinado.

h) Comunidad. Conjunto de poblaciones en un lugar determinado.i) Ecosistema. Comunidades que interactúan con su ambiente físico, donde

ocurren entradas y salidas de materia y energía.j) Biosfera. Todas las regiones del planeta donde se desarrolla la vida.

1. Relaciona cada una de las imágenes escribiendo en el paréntesis el inciso de la descripción que le corresponde.

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La biología y la bioética

Los avances de la biología desarrollados en los últimos años, junto con todas sus contribuciones al bienestar humano, han conducido a diversos cambios en cuestiones fundamentales en el pensamiento, valores y conducta con respecto a la Naturaleza, en las relaciones entre las personas y en la propia percepción de salud y enfermedad.

El desarrollo científi co y tecnológico plantea, desde hace algunas decenas de años, la necesidad de hacerse nuevas preguntas y enfrentar desafíos inimaginables. En la actualidad, este desarrollo impacta en las personas, familias y grupos sociales de diferente manera, aunque podemos decir que, en términos generales, estas nuevas situaciones nos obligan a tomar determinadas decisiones y elegir entre distintas opciones. Por ejemplo, el conocimiento de las interrelaciones entre los factores bióticos y físicos de la biosfera explica cómo han contribuido las activi-dades humanas a la generación de graves problemas ambientales, por lo que es fundamental promover nuevas formas de consumo de bienes que provienen de la Naturaleza, así como nuevas formas de eliminación de desechos. Asimismo, la posibilidad de donar o recibir sangre u órganos en trasplantes, la inseminación artifi cial en humanos, el conocimiento del sexo y estado de salud de un feto, la decisión de prolongar o no la vida de una persona en estado de coma, la facultad de decidir el cambio de sexo, la experimentación médica y científi ca en animales y humanos, tan sólo son algunos de los ejemplos en los que ponemos en tela de juicio los principios éticos aprendidos en nuestro contexto cultural y social.

La refl exión sobre todas estas cuestiones ha dado como resultado la creación de una nueva disciplina biológica denominada bioética. Existen diversas or-ganizaciones, tanto civiles como gubernamentales, que se encargan de otorgar juicios de acción ante diferentes situaciones en las que se vean perjudicadas la salud, el bienestar humano o el ambiente y donde la bioética desempeña un papel muy importante.

Participas y colaboras de manera efectiva en equipos diversos.

1. Reúnete con tres o cuatro compañeros más y formen un equipo de trabajo.2. Elijan uno de los temas que puedan generar controversia y donde la bioética tenga un papel fundamen-

tal en la toma de decisiones con repercusiones sociales, por ejemplo, la eutanasia, el aborto, la experimenta-ción científi ca en animales, etcétera.

3. Investiguen los últimos avances científi cos y tecnológicos relacionados con el tema que eligieron, así como las decisiones sociales que han tomado algunas naciones al respecto, tanto en favor como en contra.

4. Lleven a cabo un breve debate entre los integrantes del equipo que estén en favor y en contra de estas prác-ticas y, de manera colaborativa, lleguen a una conclusión, suponiendo que ésta deberá encausar el curso de una acción gubernamental con repercusiones sociales inmediatas.

5. Expongan su conclusión ante el resto de los equipos y denles oportunidad de contraargumentar su conclusión. Al fi nal, hagan una votación para saber si su conclusión fue aceptada por la población, es decir, por todo el

grupo.

Como podrás darte cuenta, las decisiones en las que la bioética tiene un papel impor-tante no son fáciles de tomar y siempre serán motivo de polémica en las sociedades. ¿Qué acciones llevas a cabo para contribuir en las decisiones sociales de tu comunidad, estado o país?

competenciasgenéricas

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portafolio

Guarden su propuesta de ley.

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Con lo que hasta ahora has aprendido y el contenido de tu portafolio, realiza el producto fi nal de esta secuencia, contesta las preguntas de refl exión y demuestra lo que aprendiste.

Producto

• Reúnete con tu equipo de trabajo y elaboren un periódico mural donde expongan situa-ciones cotidianas en las que aprecien la importancia del conocimiento que la biología ha aportado a las sociedades. Pueden ilustrar con imágenes de Internet, recortes de periódicos y revistas, dibujos, pinturas, graffi ti y demás herramientas gráfi cas.

• Coloca, para cada ejemplo que ilustres en tu mural, una breve explicación sobre las áreas o disciplinas involucradas, las ciencias con las que la biología tuvo que relacionarse para lo-grar ese conocimiento, así como el nivel o niveles de materia en que actúa esa situación.

• Organicen, con la ayuda de su profesor o profesora, una exposición de murales donde puedan apreciar su creatividad y retroalimentar su información sobre el campo de estudio de la biología, su interrelación e interdisciplinaridad. En esta exposición, un integrante de cada equipo se quedará al lado de su mural, mientras los demás visitan los murales de los otros equipos, este turno de exposición se alternará entre los integrantes del equipo duran-te el tiempo que establezca el profesor o profesora.

Refl exiona

• ¿Cómo te imaginas la calidad de vida en el planeta si no tuviéramos la capacidad de crear vacunas o medicamentos derivados del conocimiento biológico?

• ¿Podrías mencionar alguna ciencia o disciplina que no tenga nada que ver con la biología, considerando que todas éstas fueron creadas y son llevadas a cabo por seres humanos que compartimos un mismo ambiente?

• ¿Conoces la legislación ambiental de nuestro país? ¿Respetas lo que conoces de ella?

Demuestra lo que aprendiste

1. Escribe el concepto de biología.

2. ¿Cuál es el campo de estudio de la biología?

3. Menciona al menos cinco disciplinas biológicas y su campo de estudio.

4. Indica dos aportes a la biología de la química, la física, las matemáticas y la geografía.

5. Escribe, de manera ordenada, los niveles de organización de la materia.

Logros

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1818

Reactivación

1. Con lo que sabes sobre las ciencias experimentales y lo que aprendiste sobre la biología como cien-cia, su campo de estudio y las relaciones intrínsecas y con otras ciencias en la secuencia anterior, sin duda tendrás una idea de las características básicas de estas ciencias y cómo se estructuran. Elabora un mapa conceptual que sistematice esta estructura a partir de los siguientes términos: conoci-miento, ciencia, hipótesis, experimentación, modelo, sistema, objetivo, verifi cable y comprobable.

2. Lee la siguiente cita y refl exiona a partir de su lectura para que, más adelante, escribas un ensayo de media cuartilla cuyo título sea “La metodología científi ca”, en el cual quede implícito tu noción sobre el pensamiento científi co.

1.2 El pensamiento científi co

entradaDe

Indicadores de desempeñoCon lo que aprendas en esta secuencia, serás capaz de ubicar la biología como una ciencia experimental, ya que podrás distinguir sus características fundamentales como ciencia. Además, elaborarás y comprobarás hipótesis utilizando un criterio científi co, el cual te permitirá analizar los benefi cios que ha aportado la biología a la sociedad.

ProductoArtículo científi co sobre un tema biológico de tu interés.

Competencias genéricasEn esta secuencia, desarrollarás los siguientes atributos de las competen-cias genéricas en el momento de realizar las actividades que en ella se presentan.

3.3. Cultivar relaciones interpersonales que contribuyen a tu desarrollo humano y el de quienes te rodean.5.4. Construir hipótesis y diseñar y aplicar modelos para probar su validez.5.5. Sintetizar evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.8.1. Proponer maneras de solucionar un problema o desarrollar un pro-yecto en equipo, defi niendo un curso de acción con pasos específi cos.

Competencias disciplinares básicas

• Identifi car problemas, formular preguntas de carácter científi co y plan-tear las hipótesis necesarias para responderlas.

Llegará la época en que la investigación diligente y prolongada sacará a la luz cosas que hoy están ocul-tas. La vida de una sola persona, aunque estuviera dedicada por completo al cielo, sería insufi ciente para investigar una materia tan vasta… por tanto, ese conocimiento sólo se podrá desarrollar a lo largo de sucesivas edades… muchos son los descubrimientos reservados para las generaciones futuras cuando se haya borrado el recuerdo de nosotros…

Séneca (siglo I). Cuestiones naturales, en Carl Sagan, Cosmos.

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¿Qué es la ciencia?

Cada uno de los seres humanos que poblamos este planeta hemos aprendido a ver e interpretar su funcionamiento natural. Las preguntas que nos hacemos cuando observamos algunos hechos o cambios en la Naturaleza, las contes-tamos por lo general con base en los conocimientos, creencias e ideas que constituyen nuestra particular ma-nera de pensar, conformada por los aprendizajes que hemos adquirido en la sociedad y la cultura a la que pertenecemos. Por tanto, podrás comprender que, así como hay gran diversidad de culturas, también la hay de maneras de ver y conocer el mundo.

A lo largo de la historia también han surgido diferentes maneras de explicar lo que sucede en la Naturaleza, una de ellas es la ciencia. Ésta es una construcción humana que, según Mario Bunge, “se nos aparece como la más deslumbrante y asombrosa de las estrellas de la cultura cuando la consideramos un bien por sí mismo, esto es, como un sistema de ideas establecidas provisionalmente (conocimiento científi -co) y como una actividad productora de nuevas ideas (investigación científi ca)”.

Las características básicas de la ciencia

Los conocimientos que reconocemos científi camente pretenden explicar lo que ocurre en el ambiente natural y, por tanto, son útiles en la medida en que per-miten predecir el acontecimiento de hechos en determinadas circunstancias estudiadas. Difi eren de otro tipo de conocimientos, sobre todo, por haberse construido con base en principios y métodos que le otorgan confi abilidad, ve-racidad y certeza, por ser comprobables. Asimismo, para diferenciar las pro-puestas científi cas de otro tipo de explicaciones, basta con describir sus carac-terísticas básicas:

1. Las explicaciones proporcionadas por la ciencia deben ser verifi cables, esto es, que se puedan reproducir y confi rmar mediante distintos procedimientos, en muchos casos experimentales, lo cual proporciona certeza y confi abilidad. Esta característica se debe a que la ciencia basa sus explicaciones en una manera par-ticular de estudio e investigación que busca ser rigurosa. Además, los científi cos procuran acumular la mayor cantidad posible de elementos de prueba que sus-tenten sus afi rmaciones, aunque le dan especial importancia a la búsqueda de casos en los que no se cumplen sus suposiciones o hipótesis, pues parten del principio de que una sola conclusión que no concuerde con los hechos tiene más peso que mil confi rmaciones.

2. La ciencia es sistemática. El simple hecho de que los conocimien-tos científi cos formen parte de un sistema coherente defi ne a la ciencia como sistemática. Sin embargo, es importante analizar que los científi cos trabajan con ideas, modelos o imágenes que pueden combinarse de acuerdo con ciertas reglas, a fi n de producir nuevas ideas que expresen conocimientos desconocidos hasta entonces. Además, la ciencia es sistemática, porque las ideas o conocimientos producidos por la ciencia no se “amontonan” de manera caótica ni simplemente de manera cronológica, sino que se organizan en siste-mas de ideas o conjuntos ordenados e interrelacionados.

Tras haber estudiado Física y Matemáticas, Mario Augusto Bunge, investigador de na-cionalidad argentina, se ha dedicado a la fi losofía de la ciencia, disciplina que anali-za la actividad científi ca y la naturaleza del conocimiento científi co. Entre sus obras más destacadas, está La ciencia, su método y fi losofía.

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Mario Augusto Bunge (21 de sep-tiembre de 1919 - presente).

Hipótesis. Suposición que se establece provisionalmente como base de una inves-tigación y que más tarde puede ser confi r-mada o negada a partir del análisis de los resultados.Sistema. Conjunto de reglas o principios sobre una materia racionalmente enlaza-dos entre sí.

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2020

3. La ciencia es racional y objetiva. Por racional se entiende que está consti-tuida por conceptos, juicios y razonamientos, no por sensaciones, imágenes o gustos, pues pretende describir los hechos tal como son en la Naturaleza, inde-pendientemente de su valor emocional o comercial. Ser objetiva signifi ca que las conclusiones formuladas en relación con una investigación, corresponden al objeto estudiado, es decir, busca describir y explicar hechos.

4. Otra característica importante que se debe considerar es que el conocimiento científi co no es defi nitivo sino provisional, es decir, es modifi cable en cualquier momento, siempre y cuando se compruebe que estaba equivocado o era par-cial. Esto es normal entre los científi cos, ya que constantemente se encuentra en revisión y reformulación la mayoría de las leyes, teorías, métodos y conclusiones que plantean los estudios biológicos, pues nuevas investigaciones siempre apor-tan datos que profundizan y modifi can las explicaciones anteriores. En este sen-tido, existe una frase que resume el principio de que la ciencia es modifi cable: en la ciencia no hay verdades absolutas, sino certezas comprobables.

La biología, al igual que otras ciencias experimentales, se apoya en ciertos su-puestos validados y comprobados de manera exhaustiva, los cuales se recono-cen como principios científi cos; éstos son: la causalidad natural, la uniformi-dad en el espacio y el tiempo, y la percepción común.

La causalidad natural se refi ere a que todos los sucesos de la Naturaleza se pueden explicar a partir de sus causas naturales, cuyo conocimiento deriva de investigaciones que pueden comprobarse.

Los sucesos naturales ocurren con cierta uniformidad en el tiempo y espacio de tal modo que, mediante su estudio riguroso y sistemático, puedan generali-zarse en enunciados conocidos como leyes naturales; por ejemplo, la ley de la gravedad, ya que ocurre lo mismo en el lugar que ahora te encuentras que en otro país del planeta. Otro ejemplo son las leyes de la herencia biológica, las cuales se aplican tanto a los dinosaurios, que existieron hace millones de años, como a tu propia familia.

La percepción común se refi ere a que la mayor parte de las personas obtene-mos de manera similar información confi able acerca del mundo que nos rodea. Por ejemplo, la mayor parte de las personas vemos colores y escuchamos soni-dos del mismo modo, por lo que podemos reconocer los eventos naturales a partir de un patrón común.

La importancia de estos principios reside en que, a partir de ellos, se crea una serie de procedimientos de investigación científi ca que comúnmente se identi-fi can como el método científi co de cada ciencia o de alguna de sus áreas.

Actividad

1. Vuelve a leer el tema sobre las caracterís-ticas básicas de la ciencia e identifi ca las ideas principales de este texto. Presta es-pecial atención a los términos y conceptos en negritas y cursivas.

2. Elabora un informe escrito acerca de las características básicas de la ciencia, en es-pecial de las experimentales.

En términos científi cos, una teoría es más que una mera especulación, conjetura o su-posición, contexto en el que se usa cotidianamente. Una teoría científi ca es un modelo intelectual o explicación ge-neral basada en evidencias; sirve para interpretar obser-vaciones y datos y está en constante revisión por parte de la comunidad científi ca.Jean Marie Pelt, presidente del Instituto Europeo de Ecología, explica qué es una teoría para la ciencia: Sólo lo imaginamos. Carecemos de certezas absolutas. Reconstruimos con cierta lógica tomando como base los elementos de los que disponemos.

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Guarden su informe.

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El método científi co

En términos generales, el método científi co experimental consiste en cinco proce-dimientos básicos interrelacionados: la observación, el planteamiento de hipóte-sis, la experimentación, la obtención y análisis de resultados, y la elaboración de conclusiones que, a la larga, pueden conducir al planteamiento de una teoría.

Cabe mencionar que los procedimientos de este método pretenden garantizar que los resultados de las investigaciones proporcionen las mejores explicacio-nes de los hechos estudiados; sin embargo, no es una receta en la que se ten-gan que seguir paso a paso los procedimientos indicados. El método científi co, como lo apunta Bunge, es una brújula, una guía que ayuda a abrir el camino en la “selva de los fenómenos naturales”.

Los procedimientos de la investigación científi ca

Con base en la observación, que muchas veces provie-ne de investigaciones realizadas con anterioridad, sur-gen preguntas que especifi can o acotan el fenómeno que se va a estudiar. Teniendo en cuenta estos conoci-mientos, datos y experiencias previas, se formula una posible respuesta o hipótesis del problema planteado y, con dicha suposición, se podrá establecer el camino por seguir durante la investigación, buscando compro-barla o refutarla. Este paso tiene una gran importan-cia, pues guiará el desarrollo de la investigación.

La hipótesis, entonces, es un supuesto que debe con-ducir a predicciones sobre la solución del problema y debe poder comprobarse mediante la experimenta-ción y observación controladas. Es usual que los cien-tífi cos formulen hipótesis alternativas, de tal manera que se puedan prever varios caminos por seguir du-rante la investigación. Esto sucede porque el proceso de investigación científi ca no es lineal, por lo que no llevará a soluciones inmediatas. En general, se tienen que realizar observaciones adicionales de manera repetida, replantear el problema y formular nuevas hipótesis, algo así como volver a trazar el camino por recorrer, por ejemplo, diseñando nuevos experimen-tos, observaciones y mediciones adicionales.

Todo experimento trae consigo un determinado nú-mero de resultados, los cuales ayudarán al investiga-dor a formular su respuesta al problema que se plan-teó en un principio, es decir, a aceptar o rechazar su hipótesis. Es importante mencionar que los resultados no son por sí mismos el producto de la investigación, sino que éstos deben ser ordenados, comprendidos y analizados para llegar a una concreción. Por últi-mo, se elabora una conclusión que, muchas veces, sólo es preliminar, ya que para llegar a una conclusión defi nitiva se vuelve a analizar todo el proceso, una y otra vez, corrigiendo y profundizando en cada paso. Así es como puede surgir una teoría, siempre y cuando la investigación y sus resultados apunten hacia las mismas conclusiones de manera repetida.

Modelo simplifi cado de las etapas del método científi co experimental.

Realizar unapregunta

Realizar investi-gación de fondo

Construir una hipótesis

Probar la hipótesis con experimentos

Analizar los resul-tados y planifi car una conclusión

Realizar informe

Hipótesis falsa o parcialmente

falsaHipótesis cierta

Volver a pensar e intentarlo de

nuevo

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La investigación científi ca

Los procedimientos del método científi co experimental antes mencionados per-miten tener una idea general de cómo realizar un tipo de investigación científi -ca. A continuación se presentan algunas pautas generales de cada fase del pro-ceso que la mayoría de los científi cos tienen en cuenta antes, durante y después de cada una de sus investigaciones.

La observación permite reconocer y examinar el problema que se va a investi-gar, también permite realizar una clasifi cación preliminar de los aspectos par-ticulares que lo conforman y seleccionar los más relevantes. De esta manera, también se perfi la el problema al formular preguntas y, así, se reduce o acota la situación que se va a investigar.

Si bien la hipótesis es una posible respuesta, es necesario que se sustente en observaciones y en información científi ca previa, de tal manera que se acerque a las conclusiones o explicaciones que pudieran darse. Para plantear una o más hipótesis, es necesario inventar o aventurar suposiciones pertinentes que pue-dan ser o que se acerquen a la solución o respuesta.

El diseño de la fase experimental constituye la parte medular de la investigación científi ca, ya que se diseña con los elementos seleccio-nados desde la observación, con la fi nalidad de poder comprobar la hipótesis. Antes de iniciar el diseño experimental, mediante el cual se comprobará o refutará la hipótesis planteada, los científi cos selec-cionan la manera más adecuada (que puede ser la experimentación en laboratorio, la observación sistemática en campo o la construcción de modelos) para determinar los datos o aspectos particulares que consideren relevantes, buscando el modo de controlarlos y/o repro-ducirlos.

La experimentación no consiste sólo en reproducir un fenómeno y modifi car variables en el laboratorio, sino que también se lleva a cabo mediante la construcción de modelos o representaciones; en este sen-tido, en la actualidad se utilizan con frecuencia tecnologías avanzadas, aunque también pueden ser modelos matemáticos o estadísticos. De manera especial, las investigaciones biológicas se realizan mediante observaciones sistemáticas en campo, como cuando se estudian las poblaciones de determinadas especies.

Cualquiera que sea la manera en que se aborde la experimentación, su diseño inicia con la identifi cación de las variables pertinentes, es decir, situaciones que, de manera controlada, inciden en el objeto de estudio, a la vez que se deben tener en cuenta otras situaciones del mismo hecho, de tal manera que se esta-blecen las llamadas variables y constantes. Un experimento simple trabaja por lo general con una sola variable, que es la causa de un solo factor observado; asimismo, es importante que, durante la experimentación, sólo cambie la va-riable seleccionada. Con la fi nalidad de contar con puntos de comparación du-rante la experimentación, se realizan experiencias paralelas a los experimentos, las cuales sirven de control y referencia. En general, los resultados de la fase experimental de una investigación científi ca se someten a análisis y revisiones rigurosas con el propósito de que las conclusiones que se hagan sobre ellos aporten explicaciones fundamentadas que puedan ser validadas y aceptadas por la comunidad científi ca.

Espacio Tecnológico

Para profundizar en el conoci-miento del método científi co experimental, ingresa a la pági-na http://www.bachilleratoen-red.com.mx/enlaces/bio1 y da clic en el enlace 4, donde en-contrarás múltiples diagramas explicativos acerca de las bases de la investigación en el cam-po de la biología.

Linus Pauling, investigador que ganó el Premio Nobel de Química en 1954

y el de la Paz en 1962, fue pionero en la investigación de las moléculas químicas a partir de la elaboración

de modelos y maquetas.

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Es importante mencionar que el método científi co experimental no es una rece-ta indispensable para llevar a cabo una investigación científi ca, es simplemente una guía que permite distinguir las etapas en el desarrollo de la investigación. Estas etapas permiten un mejor análisis de los resultados que pueda arrojar la investigación, pero será mejor que lo analices a partir del siguiente caso prácti-co, en el cual tomamos como modelo el experimento de Francesco Redi cuando demostró que la teoría de la generación espontánea era absolutamente imposi-ble, pues los seres vivos sólo pueden originarse de otros seres vivos.

Caso práctico 1. Francesco Redi, en 1684, demostró que los gusanos que apare-cían en la carne podrida no eran producto de la generación espontánea, como se pensaba en esa época, sino que provenían de las moscas que se posaban en ella. Este descubrimiento tuvo especial importancia porque contribuyó a sentar las bases de una nueva manera de hacer ciencia, pero ante todo, demostró que la vida no se genera o produce a partir de materia inanimada, sino que proviene de otros seres vivos semejantes. A continuación se presenta la descripción de los procedimientos seguidos por Redi para este experimento.

ObservaciónLas moscas se posan sobre la carne descubierta, con lo que, pasados unos días, se ob-servan gusanos blancos.

Hipótesis Las moscas depositan huevecillos en la carne, de los cuales nacen los gusanos.

Diseño experimental

1) Colocar en un frasco un pedazo de carne fresca y de-jarlo a la intemperie durante una semana.

2) Colocar en otro frasco un pedazo de carne fresca y dejarlo a la intemperie durante una semana. Se impide el contacto con las moscas por medio de una gasa colocada en la boca del frasco.

Resultados y análisis de resultadosLas moscas se posaron sobre la carne en el frasco abierto y a los pocos días aparecieron gusanos. En el otro frasco las moscas no se posaron sobre la carne y transcurrido el mismo tiempo no surgieron gusanos.

ConclusiónLas moscas depositaron huevecillos en la carne sobre la que se posaron, de los que salieron los gusanos, por tanto, éstos no se producen directamente a partir de la carne.

Actividad

1. Forma un equipo con dos de tus compañeros y discutan lo siguien-te: ¿Cómo demostrarían que las moscas efectivamente depositan huevecillos sobre la carne y que de éstos nacen los gusanos? Dise-ñen y describan un protocolo de investigación al respecto.

2. Seguramente en su entorno natural habrán observado situaciones que sean interesantes para investigar. Seleccionen una situación en la que pongan en práctica los procedimientos básicos del mé-todo científi co. Recuerden la importancia de describir y recabar todos los datos involucrados en el problema para tener elementos de análisis y ela-borar sus conclusiones. Utilicen un cuadro como el presentado en el ejem-plo anterior para organizar su diseño de investigación. Tengan en cuenta las diferentes maneras en las que pueden realizar su fase experimental: la-boratorio, observaciones de campo o construcción de un modelo, tomando nota de todas las modifi caciones de las variables seleccionadas. Al fi nalizar, escriban un protocolo de investigación completo y detallado del procedi-miento de investigación.

Protocolo. Plan escrito y detallado de un experimento científi co.

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Guarden sus protocolos de investigación.

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Comunicación en la ciencia

La ciencia cuenta con una comunidad cuyos miembros se dedican por completo a investigar, con el fi n de confi rmar o modifi car explicaciones o conocimientos aceptados. Otras tareas que llevan a cabo los científi cos se relacionan con la formación de nuevas generaciones de investigadores y la divulgación de los co-nocimientos científi cos a la población en general, además de proveer de cono-cimientos a quienes los aplican en el desarrollo de técnicas o instrumentos que benefi cian la vida de las personas.

En el seno de la comunidad científi ca, es usual que se nombren comités for-mados por investigadores destacados para que discutan, evalúen, acepten o rechacen los resultados y conclusiones de las investigaciones que se llevan a cabo en el mundo. En este sentido, los científi cos se comunican por medio de muchos canales como: congresos, simposios y otro tipo de reuniones en las que se presentan los avances o resultados de las investigaciones, los cuales se comparten y discuten y, en caso de tener puntos de vista en común, colabo-ran conjuntamente en sus investigaciones.

La publicación de las investigaciones, procesos, resultados y conclusiones es una de las formas más importantes de comunicación entre los miembros de la comunidad científi ca, y se hace, sobre todo, por medio de boletines y revistas especializadas que pueden circular como material impreso o de manera elec-trónica. Para que un artículo científi co pueda ser publicado en una revista es-pecializada, tiene que ser validado por un comité de especialistas reconocidos. Este procedimiento se conoce como revisión entre pares, con el cual se garantiza que los trabajos publicados son producto de una investigación seria que cumple con las características y atributos científi cos.

Si las investigaciones no se dan a conocer de manera detallada a la comunidad científi ca para que puedan repetirse, no será posible verifi car las conclusiones, y los hallazgos científi cos no podrán entonces ser utilizados con seguridad como base de nuevas investigaciones o desarrollos tecnológicos.

Escuchas, interpretas y emites mensajes pertinentes en distintos contextos mediante la utilización de medios, códigos y herramientas apropiados.

I. Existen tantas revistas científi cas como disciplinas biológicas, incluso más, y cada una de ellas mantiene diferente estilo y diseño editorial. Cada una está compues-ta por diversos órganos que seleccionan las investigaciones que publicarán. Sin embargo, existe algo en común entre todas estas revistas científi cas, los procedi-mientos científi cos utilizados en cada uno de los artículos. Realiza lo siguiente con la guía de tu profesor:

1. Con base en la lista de referencias que ela-boraron de manera colaborativa al principio de este bloque, consigue por lo menos cinco artículos científi cos de diferentes revistas, ya sean nacionales o internacionales, e identifi -ca los procedimientos científi cos en cada uno de ellos. Elabora un cuadro comparativo.

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Guarda tu cuadro comparativo.

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II. En México existen diferentes comunidades científi cas especializadas en gran diversi-dad de disciplinas biológicas, cuyos integrantes se encuentran dispersos a lo largo y ancho del país, por lo general trabajando para diversas instituciones de investigación científi ca o docencia, universidades o áreas de investigación de diferentes empresas privadas. Es momento de que inicies una comunicación con la comunidad científi ca y comiences a involucrarte con la responsabilidad científi ca de nuestro país; para lograrlo, realiza lo siguiente:

1. Reúnete con el equipo con el que trabajaste el protocolo de investigación de la activi-dad de la página 23 y, con base en él, busquen a un investigador nacional, que trabaje con la misma línea científi ca de su proyecto.

2. Escríbanle un correo electrónico para presentarle su protocolo de investigación y pí-danle su opinión al respecto, solicitándole apoyo académico y una guía de investiga-ciones científi cas que los ayude a mejorar los alcances de su investigación.

3. Tengan en cuenta todas sus observaciones para mejorar su protocolo de investiga-ción; de ser necesario, lean los artículos científi cos que les sugiera e investiguen la información que les haga falta incluir.

4. Con el apoyo de su profesor, redacten nuevamente su protocolo y reenvíenlo al inves-tigador, agradeciendo su apoyo para obtener este avance en su investigación.

Producto

• Reúne todas las evidencias de aprendizaje que obtuviste a lo largo de esta secuencia y con tu equipo elaboren, de manera colaborativa, su producto fi nal para esta secuencia, cuyo desarrollo podría extenderse durante el resto del curso, lo cual dependerá de los objetivos de su investigación. Pidan apoyo a su profesor o profesora para elaborar este producto.

• Con base en su protocolo de investigación modifi cado por un investigador experto del área, diseñen un cronograma de actividades para la fase experimental y llévenla a cabo. Recuerden que siempre deberán contar con el apoyo de su profesor o profesora y realizar cualquier acción experimental bajo su supervisión.

• Una vez obtenidos los datos, reúnanse para analizarlos y discutirlos, a fi n de que, más ade-lante, elaboren una conclusión.

• Redacten toda esta información con el formato de un artículo científi co y preséntenlo a su profesor para recibir sugerencias y correcciones.

• Reúnan todos los artículos del grupo e inclúyanlos en la revista científi ca de investigación del grupo. Elijan entre todos el diseño y la estructura de la revista y organícense para la impresión y divulgación de su revista científi ca.

Refl exiona

• ¿Consideras que las revistas científi cas son representativas del pensamiento científi co del ser humano? Explica tu respuesta.

Demuestra lo que aprendiste

• Elabora un mapa mental que relacione todo lo que aprendiste en esta secuencia.

Logros

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Guarden su protocolo de investigación mejorado.

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Síntesis

• Revisa los productos de todas las actividades que realizaste a lo largo de este bloque, incluidas en las sec-ciones Actividad y Competencias genéricas, así como las lecturas, investigaciones y consultas que realizaste en las demás cápsulas. Apóyate también en tus apuntes, análisis y refl exiones.

• Toma nota de los conceptos, conocimientos y descripciones relacionados con la concepción de la biología como ciencia y el pensamiento científi co, organízalos en un mapa conceptual de acuerdo con sus divisio-nes y temáticas.

• Identifi ca las habilidades, actitudes y valores que pusiste en práctica e incorpóralas a tu mapa.• Lo anterior te permitirá identifi car tus dudas y preguntas, anótalas y consulta diversas fuentes de informa-

ción, así como a tu profesor o profesora para lograr resolverlas.

Sinergia

Autoevaluación

Identifi ca con una ✓ el nivel que más se identifi que con tu desempeño durante este bloque en la siguiente rúbrica:

Integración

Rubro Desempeño Observaciones para mejorar

Interés

Investigué por mi cuenta todos los temas porque todos me intere-saron.

Investigué por mi cuenta sólo algunos temas porque no todos me interesaron.

No investigué ningún tema porque ninguno me interesó.

Disposición

Participé en todas las actividades.

Participé sólo en algunas activi-dades.

No participé en ninguna activi-dad.

Actitud

Siempre estuve dispuesto a realizar las activi-dades.

Algunas ocasio-nes no estuve dis-puesto a realizar las actividades.

Nunca estuve dis-puesto a realizar las actividades.

Trabajo colaborativo

Siempre respeté la participación de mis compa-ñeros.

Algunas veces respeté la parti-cipación de mis compañeros.

Nunca respeté la participación de mis compañeros.

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Integración

Buen trabajo3

Algo nos faltó2

Debemos mejorar mucho1

Evaluación

Nuestros productos fueron elaborados por todos los inte-grantes.

Nuestros productos fueron elaborados sólo por algunos integrantes.

No fueron elaborados los pro-ductos.

Nuestros productos incluyen la opinión de todos los integrantes.

Nuestros productos incluyen la opinión sólo de algunos de los integrantes.

Nuestros productos no incluyen la opinión de los integrantes.

Nuestros productos son refl ejo del trabajo de todos los inte-grantes.

Nuestros productos son refl ejo del trabajo de algunos de los integrantes.

Nuestros productos son refl ejo de que nadie trabajó.

Nuestros productos son evalua-dos como de gran calidad.

Nuestros productos son evalua-dos como de mediana calidad.

Nuestros productos son evalua-dos como de mala calidad.

TOTAL de 12

Evaluación

Contesta las siguientes preguntas:

Revisa las respuestas que diste en la sección de 1. Reactivación y vuelve a contestarlas, compara las respues-

tas iniciales con las que ahora eres capaz de dar. ¿En qué son diferentes? ¿Por qué?

¿Consideras que los conocimientos biológicos pueden ser relevantes en tu vida cotidiana?, ¿por qué? 2.

Menciona al menos cinco avances en el campo de la biología que han impactado tu vida cotidiana y escri-3.

be entre paréntesis el área específi ca de estudio en que las ubicas (divisiones de la biología).

¿Qué es la ciencia? 4.

¿Cuáles son las bases con las que se construye el conocimiento científi co? 5.

¿En qué es diferente la biología de otras ciencias que ya conoces? 6.

Menciona al menos dos problemas sociales o bioéticos que surgen con las nuevas tecnologías derivadas de 7.

la investigación biológica.

Coevaluación

Evalúa el desempeño general de tu equipo de trabajo durante este bloque por medio de la siguiente guía de evaluación.

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on Biología I

Enfoque por competencias

Los cocontntenenidos de Biología I están estructurados bajo el I enfoque por competenciias pro--pup estoo e en n la Reforma Integral de la Educación Meedia Superior (RIEMS) y propicia el desarar-rollo dede h haabilidades mmetetododolológógici as, , de pensamiento y de comunicación, la reflefl e exixiónón sobbree lla imimi portancicia a dede s susus a accciiones y actititutudedes,s, al mismmo o titiemempo que dirige su proopip o o aprendizaje, coconfnforo ma su cultura cientítífi ficaca y y ffomomeentat su capacidad paarara a autoevaluarse.

CoConn bbase eeenn n esestata uunaa nnueuevav vvisisióión n sosobrbree ele a aprprenendizaje de las cienciass, ses ccrereanan situauacioneses didáctcticicas quee privilegian la compmpreresisiónón p poro eencncimima a dede l laa mem morización, , dedemmosttrandndoo que lala b biología es una ciencia cotidiana yy p proromomoviendo la adopciiónón del conoccimimieientntoo cicientífi co para comprender y explicar la complejidad de los seres vivoss.

LoLo a antnterrioior r se logra a partir de un vocabulaaririo o seenncillo yy aprprropoopopopiaiaiaiadododod , , pepepeerorooro n n no carenttee e deedede rigigoror cicicienentítífi ficoco, lala c cototidianidad de la ciencia, la coconsnstrucciiónón d delelle ccononnococcimimi ieieenttntoo o y y elel d desesarrrollllo oo de cocompmpetetenenciciasas m medediaantte actividades de diverrssos tipopos, exppppeere iencnciaias dede labbabororatorio y alggggunuunnaasas apa licaciones adecuadas con el nivel educativvoo y y lolos prrropopo óósiiti os delel curu so.

El llibibroro ees,, a además, una invitación para que lloos eeestudiantntesesess adoptteenen u uu unanaa a aactcttc itititududud r r resese poponss-able yy ccrírítiticaca a ntnte las diversas prooblb emmááticas aambmbbieientntalalala eseses a partir dededee lla a aaapa licación del ccono-cimiento científiífi c coo.

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