El aporte de la regulación metacognitiva en el aprendizaje de la división celular - mitosis a tráves del uso de representaciones visuales.

El proyecto busca fortalecer el aprendizaje de la división celular – mitosis mediante el uso de representaciones visuales que promuevan la comprensión activa de los procesos biológicos. Se centra en el desarrollo de la regulación metacognitiva, permitiendo que los estudiantes reflexionen sobre su propio aprendizaje. De esta forma, se fomenta la autonomía cognitiva y construcción significativa del conocimiento científico.

1. EL APORTE DE LA REGULACIÓN METACOGNITIVA EN EL APRENDIZAJE DE LA DIVISIÓN CELULAR (MITOSIS) A TRÁVES DEL USO DE REPRESENTACIONES VISUALES Edisson Alexander Coral Solarte DIRIGIDA POR: Dr. Valentina Cadavid Alzate Universidad Autónoma de Manizales Maestría en Enseñanza de las Ciencias

2. 01 02 03 04 Problema Antecedentes Justificación Pregunta de investigación 05 06 07 08 Objetivos Metodología Resultados y discusiones 09 10 11 Conclusiones Referencias Recomendaciones Marco teórico Contenidos de presentación

3. 01 Comprensión superficial y descontextualizada del campo disciplinar de biología (Iñiguez, 2005). Problemas de abstracción y falta de visualización. Ausencia de generación de espacios de reflexión metacognitiva para la toma de decisiones oportunas hacia el aprendizaje (Brown, 1987). No hay uso intencionado de representaciones externas (dibujos) en los procesos de enseñanza y aprendizaje. (Köse, 2008; Dikmenli, 2010). Problema

4. 02 Antecedentes

5. 03 Justificación

6. 04 Pregunta de investigación

7. 05 Objetivos Específicos Explicar el aporte de la regulación metacognitiva en el aprendizaje de la división celular (mitosis). Objetivo General Caracterizar los modelos explicativos iniciales de los estudiantes sobre la división celular y sus procesos de regulación metacognitiva utilizados durante el aprendizaje de este concepto. Interpretar el aporte de la regulación metacognitiva al aprendizaje de la división celular (mitosis). Identificar los modelos explicativos finales de los estudiantes sobre división celular (mitosis). Objetivos

8. 06 Evaluación Metacognición Conocimiento y regulación de nuestros procesos y productos cognitivos. Flavell (1979) Brown (1987) Schraw (1998) Tamayo (2006a) Cadavid (2013) Tamayo et al. (2019) Conocimiento metacognitivo Conciencia metacognitiva Monitoreo Planeación Regulación metacognitiva* Aprendizaje de la división celular (mitosis) Hackling & Treagust (1984) Ayuso & Banet (2002) Iñiguez (2005) Smith & Kindfield (1999) Baker (1953) Albarracín (1992) Gonzáles (1990) M.D.C – Mitosis Enseñanza de dominio específico M.D.C – Escisión M.G.E. – Endógena M.G.E. – Exógena Modelos explicativos – Rastreo Histórico-epistemológico Constituye unos de los tópicos muy recurrentes en los currículos de Ciencias Naturales. Marco teórico

9. 06 Marco teórico Representaciones visuales (los dibujos) Representaciones externas que están diseñadas bajo una intencionalidad, mejorar la comprensión del fenómeno. Köse (2008) Dibujo con representación integral (N5) Dibujo parcial (N4) Dibujo con concepciones alternativas (N3) Dibujo no representativo (N2) Sin dibujo (N1) Niveles de representación visual

10. Metodología 07

11. Metodología 07 Unidad de análisis

12. Metodología 07 Unidad de análisis

13. Resultados y discusiones 08 Ubicación Intervención didáctica en el aula. (Inst3 y Inst5) Células eucariotas, estructuras y funciones. El núcleo celular – 3D Ruleta del ciclo celular – Interfase y Mitosis Evaluación de modelos explicativos finales (Inst6) Situaciones problemas Estructura celular (Sp1) Fases mitóticas en microfotografías (Sp2) Exploración de modelos explicativos iniciales (Inst1) Situaciones problemas Estructura celular (Sp1) Fases mitóticas en microfotografías (Sp2) Desubicación Preguntas de regulación metacognitiva (planeación, monitoreo y evaluación) Construcciones de dibujos Reenfoque Momentos investigativos

14. Tipología del colores - Marcadores discursivos (ACS) – Codificación Color amarillo café: ideas asociadas a planeación, atención selectiva. Color azul: ideas asociadas a monitoreo. Color rojo: ideas asociadas a evaluación Color amarillo claro: Dibujos en N1 Color verde claro: Dibujos en N2 Color violeta: Dibujos en N3 Color cian: Dibujo en N4 Color azul claro: Dibujos en N5 Color verde: Oraciones que evidencia uso de conceptos científicos relacionados con la Ge–Ex. Color naranja : Oraciones que evidencia uso de conceptos científicos relacionados con la Ge–Ed. Color magenta: Oraciones que evidencie uso de conceptos científicos relacionados con la DC–Es. Color gris: Oraciones que evidencie uso de conceptos científicos relacionados con la DC–Mt.

15. Diferencias en los niveles de comprensión de los dibujos (Köse, 2008) con su respectivas descripciones: En Sp1 y Sp2, se encuentran en N2, algunos se acercan en N4 y N5. N2: "Los dibujos representan estructuras que se presumen son organelos, pero su morfología y funcionalidad carecen de precisión.“ N4: "Comprensión parcial de células, con dibujos precisos, pero con omisión de detalles como la rugosidad de la membrana.“ N5: "Comprensión avanzada, con dibujos completos que muestran un entendimiento profundo de las actividades celulares. Resalta la importancia de explorar las concepciones iniciales a través de la construcción de dibujos que ofrecen una visión de la comprensión sobre el fenómeno de estudio (Köse, 2008). Las representaciones cumplen funciones como complementariedad, interpretación restrictiva y construcción de comprensión profunda (Ainsworth, 2006). Las representaciones visuales permiten pensar simbólicamente sobre fenómenos difíciles de describir verbalmente, como la mitosis (Eilam y Poyas, 2010) Momento de ubicación Estado inicial – Inst1Sp1 e Inst1Sp2

16. Análisis de los modelos explicativos sobre división celular Sp1 y Sp2 antes de recibir instrucción formal del docente. Sp1 y Sp2, casi la mayoría se ubicaron en el Modelo DC – Es. La mayoría de los estudiantes indicaron que las células se dividen separando su membrana plasmática y citoplasma, sugiriendo que las células se fragmentan, se doblan, se invaginan o forman surcos. No consideraron las transformaciones nucleares ni los cambios en el material genético durante las fases mitóticas. Los estudiantes no asocian las estructuras atípicas como las 'arañitas' de la Sp2 con las que están realmente involucradas en el proceso de división celular. Según Remak “la membrana vitelina era la célula; el protoplasma era su contenido” (Baker, 1953), lo que indica que la comprensión sobre la división celular en su tiempo estaba limitada por las técnicas de microscopía de la época. Tendencia a simplificar las estructuras celulares, ignorando su complejidad y especificidad, lo cual puede dificultar el aprendizaje del proceso mitótico (Smith y Kindfield, 1999). Momento de ubicación Estado inicial – Inst1Sp1 e Inst1Sp2

17. Momento de ubicación Estado inicial – Inst1Sp1 e Inst1Sp2 Procesos metacognitivos iniciales – Pretest Planeación En la Sp1 y Sp2 la mayoría son planes sencillos y pocos son planes elaborados. Planes sencillos: Planificación superficial, falta de profundización de estructuras celular y su relación con la división celular. Planes elaborados: Comprensión detallada y exhaustiva donde se evidencia nivel de conciencia metacognitiva en los dibujos. Aunque en Sp2, se denota un intento de esfuerzo por integrar los conceptos a los dibujos. Flavell (1979) “Experiencias metacognitiva ocurren en situaciones demandantes que requieren una planificación previa”. Monitoreo: En Sp1 y Sp2 la gran mayoría presentan dificultades. Dificultades: Revisión y ajuste en el empleo de estrategias en tiempo real (intuitivos, espontáneos, profundos). En Sp2, la mayoría se basaron en concepciones previas incorrectas, impidiendo un monitoreo efectivo. Son y Schwartz (2002): Supervisión y control interactúan continuamente para gestionar adecuadamente sus recursos cognitivos.

18. Momento de ubicación Estado inicial – Inst1Sp1 e Inst1Sp2 Procesos metacognitivos iniciales – Pretest Evaluación En Sp1 y Sp2, casi la mayoría afirmaron culminar la actividad, pero su confianza se basaron en concepciones previas incorrectas. Algunos realizaron una evaluación critica, juzgando la calidad de las estrategias utilizadas e identificando áreas de mejoramiento. La evaluación superficial no permitió que reflexionaran sobre las discrepancias entre sus representaciones. Everson y Tobías (2002): "Habilidades metacognitivas efectivas estiman con precisión sus conocimientos, monitorean y ajustan conocimientos continuamente y evaluación periódicamente sus avances”.

19. Análisis conjunto de representaciones visuales Ins3 y Ins5 sobre la estructura nuclear y eventualidades del Ciclo Celular, según los niveles adaptados por Köse (2008), durante la intervención didáctica En el Inst3 y Inst5 se ubicaron en N4 y N5 Hay elaboraciones de representaciones visuales sofisticadas y completas sobre los mecanismos inherentes en la división celular. Identificación de las estructuras nucleares en las representaciones que juegan un rol importante en la herencia biológica. En el N4 se muestran omisiones de algunas estructuras nucleares y otras que intervienen en el mecanismo biológico de la división celular. En la ruleta del ciclo celular, se presentaron pequeños errores como la inconsistencia en el # de cromosomas y ubicación incorrecta de fases entre profase y prometafase. Gómez y Gavidia (2015) afirman que “El acto de dibujar implica un proceso analógico que conduce a la formación de nuevas construcciones mentales”. Lerner (2007) destaca que el dibujo como técnica para aprender ciencia resulta primordial, fomentando un aprendizaje inductivo en lugar de memorización mecánica." Momento de desubicación Intervención didáctica en el aula – UD (Inst3 y Inst5)

20. Análisis de los modelos explicativos sobre división celular Inst3 y Inst5 justo al recibir intervención por parte del docente con la UD. Inst3 como Inst5 indican que todos se encuentran en el modelo DC–Mt. La mayoría de estudiantes comprendieron que el contenido nuclear es imprescindible para la distribución y segregación de la información genética, logrando unos cimientos en torno a los conceptos de la herencia biológica. Aún persiste dificultades en las representaciones de dibujos, como: La evolución de estos modelos se acerca a lo establecido científicamente, aunque se sugiere la implementación de instrumentos más sofisticados para lograr una robustez en la visualización de estos fenómenos. “La división de un cuerpo celular con núcleo en dos o más partes incluye una metamorfosis del núcleo” (Flemming, 1882), lo que permite la separación y distribución del material genético. Lograr una comprensión sólida de la herencia biológica requiere una concepción clara de la mitosis y su relación con la transferencia de información genética (Williams et al., 2011). Momento de desubicación Intervención didáctica en el aula – UD (Inst3 y Inst5)

21. Momento de desubicación Intervención didáctica en el aula – UD (Inst3 y Inst5) Procesos metacognitivos intermedios – Desarrollo UD Planeación En Inst3 e Inst5 fueron planes elaborados de forma selectiva y algunos son planes sencillos. Planes sencillos: Visión general de las estructuras generales sin prestar tanta atención a las funciones. Planes elaborados: Planificaron sus representaciones de una forma selectiva, demostrando un mayor nivel de control cognitivo. Torrado y Pozo (2008): “Promover una actividad metacognitiva requiere reflexionar al planificar tareas”. Monitoreo: En Inst3 y Inst5 casi la mayoría mostraron dificultades. Unos de los problemas se debieron a la comprensión parcial de las funciones nucleares y las limitaciones en el espacio de las representaciones en la ruleta. Buitrago y García (2012): La “incapacidad para monitorear sus estrategias está vinculada a las dificultades en la planeación inicial”.

22. Momento de desubicación Intervención didáctica en el aula – UD (Inst3 y Inst5) Procesos metacognitivos iniciales – Pretest Evaluación En Inst3 e Inst5 casi todos afirmaron haber cumplido la tarea. Aquellos que realizaron autoevaluaciones más críticas mostraron una mayor comprensión de sus fortalezas y debilidades. Fernández-Duque et al. (2000) destacan que "la metacognición está vinculada con las funciones ejecutivas", lo que implica que los estudiantes fueron capaces de planificar, supervisar y coordinar sus acciones para completar los dibujos.

23. Evolución en los niveles de comprensión de las representaciones visuales después de la intervención didáctica. Sp1y Sp2 se encontraron en el N4 y N5. Diferencias en los niveles de comprensión de los dibujos (Köse, 2008) con su respectivas descripciones: N4: Dibujo con comprensión parcial, omisión de detalles importantes como la voluminosidad de la vacuola o proporción espacial correcta de los cromosomas en la metafase, anafase y telofase. N5 , Dibujos con representación integral, indicando una esquematización precisa de las estructuras celulares, indicando un entendimiento profundo de los procesos de división celular. Impacto positivo de las representaciones visuales y su importancia. Lograron establecer un orden lógico en las fases mitóticas, mostrando un avance profundo en la interpretación de eventualidades biológicos complejas. Ainsworth, Prain y Tytler (2011) sostienen que los dibujos son un recurso efectivo en la construcción del pensamiento crítico y científico. Quillin y Thomas (2015) subrayan la brecha en el uso de dibujos en la enseñanza de biología, a pesar de los múltiples beneficios que ofrecen para desarrollar el pensamiento crítico y la resolución de problemas. Momento de reenfoque Estado final – Inst6Sp1 e Inst6Sp2

24. Análisis de los modelos explicativos en Inst6 de Sp1 y Sp2 (Postest) después de la intervención didáctica en el aula. Los estudiantes se ubicaron en el Modelo DC-Mt, logrando una conceptualización profunda de la división celular (mitosis) Reconocieron el papel fundamental del núcleo y sus estructuras. Asociaron correctamente estructuras como “cromosomas” y “cromatina”, dejando de lado los términos coloquiales como “arañitas”. Se presentaron algunas dificultades en la etapa anafásica y telofásica (ubicación espacial sobre las orientaciones de las estructuras celulares). "Flemming identificó los cromosomas en el núcleo interfásico y descubrió su división longitudinal durante la profase, un hallazgo crucial en la mitosis" (Baker, 1955). Uno de los principales escollos de la docencia es la existencia de concepciones alternativas del estudiantado (Iñiguez & Puigcerver, 2013), que pueden corregirse didácticamente de una forma innovadora. Momento de reenfoque Estado final – Inst6Sp1 e Inst6Sp2

25. Momento de reenfoque Estado final – Inst6Sp1 e Inst6Sp2 Procesos metacognitivos finales – Postest Planeación En la Sp1 y Sp2, todos propusieron planes elaborados e intencionados. Los que utilizaron una planeación justificada e intencionada, anticiparon resultados para guiar sus acciones. Mayor familiaridad y confianza en la construcción de conceptos. Flavell (1979), la regulación metacognitiva implica diversos grados de aprendizaje. Monitoreo: En Sp1, casi la mayoría presentaciones dificultades. Sin embargo, en Sp2, todos no tuvieron dificultades Dificultades: Emplearon una variedad de estrategias espontáneas para representar los conceptos (Sp1). En Sp2, indica una ausencia de dificultades lo que sugiere un monitoreo eficaz y estabilidad para supervisar y ajustar su desempeño. Brown (1987) señala que el monitoreo cognitivo puede ser inestable .

26. Momento de reenfoque Estado final – Inst6Sp1 e Inst6Sp2 Procesos metacognitivos iniciales – Pretest Evaluación En Sp1 y Sp2 casi la mayoría manifestaron que si lograron con el objetivo de la actividad. Los que realizaron satisfactoriamente, hay mejor conocimiento de sus fortalezas y debilidades y ajustaron sus estrategias. Martí (1995), la evaluación de la tarea involucra la reflexión sobre los resultados y el ajuste de estrategias para alcanzar el objetivo. Ackerman y Goldsmith (2011), la evaluación metacognitiva implica considerar factores que influyen en las habilidades metacognitivas en los contextos específicos.

27. Conclusiones 09 Los modelos explicativos iniciales de estudiantes, especialmente en el Modelo DC-Es, mostraron concepciones erróneas sobre mitosis, simplificando las estructuras celulares y desestimando la complejidad del núcleo. Utilizaron procesos metacognitivos superficiales que limitaron la comprensión de su relevancia biológica en el crecimiento y regeneración de tejidos. El aporte de la regulación metacognitiva, junto con el uso de representaciones visuales, muestra que mejoró notablemente el aprendizaje de la mitosis, llevando a la mayoría de estudiantes al Modelo DC-Mt. Las actividades permitieron a los estudiantes ajustar sus dibujos, lo que resultó un mejor entendimiento y conexión con la importancia del núcleo en la división celular. Los modelos explicativos finales sobre mitosis mostraron un mejoramiento significativo tras la intervención didáctica, con la mayoría de los estudiantes ubicándose en el Modelo DC-Mt. Esto indica un entendimiento sólido de la distribución del material hereditario, aunque se observaron algunas dificultades en las representaciones gráficas, reflejando un avance positivo en la construcción del conocimiento de división celular.

28. Recomendaciones 10 Implementación de regulación metacognitiva: Fomentar habilidades de pensamiento crítico y autónomo en los estudiantes mediante procesos de regulación metacognitiva, favoreciendo su independencia en el aprendizaje y fortaleciendo la construcción de conocimientos científicos. Investigación sobre modelos explicativos: Promover investigaciones que exploren modelos explicativos de los estudiantes, integrando factores históricos y epistemológicos para diseñar estrategias didácticas que profundicen su comprensión crítica del dominio disciplinar. Uso de múltiples representaciones visuales: Utilizar diagramas, mapas conceptuales y modelos tridimensionales para enseñar conceptos abstractos, asegurando una comprensión profunda y significativa que permita aplicar los conocimientos en la resolución de problemas reales.

29. Referencias bibliográficas 10 Albarracín, A. (1992). Historia de la Ciencia y de la Técnica: La teoría celular en el Siglo XIX. Ediciones Akal. Álvarez, J. (2013). Análisis de contenido semántico: evolución del discurso modal de la inmigración en la prensa española. Revista de Metodología de Ciencias Sociales .(25), pp. 73-92 Ayuso, G., y Banet, E. (2002). Alternativas a la enseñanza de la genética en educación secundaria. Investigación didáctica, 20(1), pp. 133-157. Baker, J. R. (1953). The Cell-Theory: A Restatement, History, and Critique. Part IV. The multiplication of cells . Journal of microscopical science , 94(28), pp. 407-440. Brown, A. (1987). Metacognition, executive control, self-regulation and other mysterious mechanisms. In F. Weinert y R. Kluwe. Metacognition, Motivation and Understanding (pp. 65-116). Hillsdale: L. Erlbaum. Campanario, J. M. (2000). El Desarrollo de la metacognición en el aprendizaje de las Ciencias: Estrategias para el profesor y actividades orientadas al alumno. Enseñanza de las Ciencias, 18(3), pp. 369-380. Cadavid, V. (2013). Metacognición en la enseñanza y el aprendizaje de la química orgánica. IX Congreso Internacional sobre investigación en didáctica de las ciencias. pp. 546-550. Flavell, J. (1979). Metacognition and cognitive monitoring: a new area of cognitive developmental inquiry. American Psychologist , 34, pp. 906-911 González, J. L. (1990). Elementos dinámicos de la teoría celular. Revista de filosofía , 3(4), pp. 83-109 Hackling, M. W., & Treagust, D. (1984). Research data necessary for meaningful review of grade ten high school genetics curricula. Journal of Research in Science Teaching , 21(2), pp. 197-209. Hernández, R., Fernández, C., & Baptista, M. (2014). Metodología de la Investigación. (Sexta Edición). México D. F. Mc Graw Hill, pp. 1-600. Köse, S. (2008). Diagnosing Student Misconceptions: Using Drawings as a Research Method. World Applied Sciences Journal, 3(2), pp. 283-293.

30. ~Anatole France “ No busquen satisfacer su vanidad, enseñándoles demasiadas cosas. Despierten en ellos su curiosidad . Es su ficiente abrir la mente, no sobrecargarla. Pongan sólo una chispa. Si existe buena materia inflamable, se prenderá.”

31. ¡Muchas gracias por su atención! ¿Tienen algunas preguntas? [email protected] Docente de biología Institución Educativa Policarpa Salavarrieta Samaniego (Nariño)