Investigamos cómo funciona el cuerpo humano Arnau Amat, Jordi Martí i Irma Darné Investigamos cómo funciona el cuerpo humano Arnau Amat, Jordi Martí i Irma Darné A B 2 Presentación “Pequeños talentos científicos” es un programa de ac- tualización científica que quiere fomentar la experi- mentación, la indagación y el descubrimiento en el aprendizaje de las ciencias por parte del alumnado de educación infantil y primaria. El objetivo es proporcionar a los centros educativos una serie de recursos y orientaciones que permitan a los maestros implementar metodologías más participati- vas y creativas en el aula, y que permitan al alumnado realizar pequeños trabajos de investigación. El programa “Pequeños talentos científicos” se inició en el curso 2013-2014. A partir del curso 2015-2016, los contenidos se han ido focalizando cada año en un área temática concreta: primero fue la materia, ahora el cuerpo humano, y continuaremos con los fenómenos astronómicos y los seres vivos, entre otros. A En este libro se reúnen los contenidos y las propues- tas de trabajo práctico en torno al funcionamiento del cuerpo humano. Los maestros de primaria encontrarán orientaciones didácticas para trabajar esta temática: desde un planteamiento general sobre cómo deben B abordar los alumnos la investigación del propio cuerpo, hasta propuestas concretas de trabajo para una serie de sistemas específicos (los nutrientes, la respiración, la información). Se abordan los contenidos científicos que hay que conocer, las ideas previas que los alumnos sue- len tener, las actividades que se proponen y cómo sacar todo el provecho pedagógico. “Pequeños talentos científicos” está organizado con- juntamente por el Instituto de Educación del Ayunta- miento de Barcelona, l a Fundación Catalana para la Investigación y la Innovación y EduCaixa de la Obra So- cial “la Caixa”. Esperamos que este material sea de utilidad para la co- munidad educativa. 3 Introducción Esta publicación es la recopilación de los contenidos, Las actividades son una selección de todas las que se experimentos y actividades que se han trabajado en la presentaron a lo largo del curso 2016/2017 en el pro- cuarta edición del curso para maestros de ciclo medio grama Pequeños talentos científicos y están destina- y superior de educación primaria que forma parte del das a ayudar al profesorado para que las niñas y los programa Pequeños talentos científicos, coorganizado niños de primaria puedan cambiar sus ideas y cons- por el Instituto de Educación del Ayuntamiento de Bar- truir un modelo mental sobre cómo funciona el cuerpo celona, la Fundación Catalana para la Investigación y humano más coherente con lo que dice la ciencia. Por la Innovación y EduCaixa de la Obra Social “la Caixa”. A este motivo no se presentan los experimentos como lo largo del curso 2016-17, el programa se ha centrado una receta, sino que se acompañan de una descripción en ayudar al profesorado a desarrollar proyectos de in- detallada de cómo guiar al alumnado a lo largo de la vestigación con su alumnado sobre el funcionamiento investigación. del cuerpo humano, uno de los bloques curriculares bá- sicos del conocimiento del medio natural de primaria. Para terminar, solo queremos destacar que hemos pro- curado ser lo más rigurosos posible para que esta guía De este modo, el material ha sido estructurado en dos sea de utilidad para aquel profesorado de primaria que grandes bloques. En primer lugar, se presenta el enfoque quiera innovar en el campo de la educación científica. metodológico del libro que se basa en promover una in- Por este motivo, la mayor parte del conocimiento y de vestigación auténtica, como la que hacen los científi- las experiencias propuestas son fruto de los trabajos de cos, para profundizar en el conocimiento de la cultura asesoramiento y de formación permanente que esta- científica con el alumnado de primaria. En segundo lu- mos realizando en muchas escuelas de primaria y de la gar, se concreta la metodología que se ha presentado investigación en didáctica de las ciencias que llevamos en tres temas clave del cuerpo humano que hemos es- a cabo desde el grupo de investigación Conocimiento y tructurado en tres partes: el camino que hacen los nu- Didáctica de la Universidad de Vic - Universidad Cen- trientes, el camino que siguen los gases y el camino que tral de Cataluña. hace la información, dentro del cuerpo humano. Al mismo tiempo, cada uno de los tres caminos se ha estructurado en cuatro partes. En primer lugar, se pro- porciona la información anatómica y fisiológica nece- saria para que el profesorado pueda trabajar este tema en primaria. En segundo lugar, se describen las princi- pales ideas intuitivas que tiene el alumnado sobre el funcionamiento de cada uno de los caminos que se tra- tan. En tercer lugar, se presentan las ideas básicas que desde nuestro punto de vista hay que trabajar con las niñas y los niños de primaria. Y, finalmente, se proponen cuatro actividades para cada uno de los caminos. 4 Investigar para comprender el funcionamiento del cuerpo humano Hacia una manera auténtica de investigar el cuerpo En este sentido, uno de los retos más importantes en la humano investigación del cuerpo humano es la dificultad para poder obtener datos observables, lo cual obliga a cen- Aprender cómo está hecho el cuerpo humano y, sobre trarse necesariamente en la construcción y el uso de todo, cómo funciona es, sin duda, un reto importante. modelos que permitan explicar cómo funciona el cuer- Lo ha sido para los científicos que a lo largo de dos mil po humano. Con todo, esta forma de enfocar la ense- años, desde Galeno hasta la actualidad, han investiga- ñanza del cuerpo humano a partir de la modelización do la anatomía y la fisiología humanas, pero también lo está todavía alejada de la realidad de las aulas. Algu- es para los niños y las niñas en la educación primaria. nos docentes, aunque cada vez menos, apuestan por las sesiones expositivas en las que el alumnado adopta un Uno de los primeros retos es metodológico, ya que para rol muy pasivo y escucha las explicaciones del maestro cualquier maestro es muy difícil generar en su aula un o lleva a cabo experimentos puntuales para demostrar contexto de investigación auténtica como la que ha- hechos concretos. Otros prefieren realizar una inves- cen los científicos. Como ya hemos defendido en otras tigación centrada en la búsqueda de información. En ocasiones (Martí 2012; Amat, Martí i Grau, 2016), nues- este sentido, las niñas y los niños se plantean preguntas, tro punto de vista es que el alumnado de primaria tiene suelen buscar la respuesta en libros o internet y muy a que estar involucrado en procesos de investigación en menudo acaban haciendo un trabajo escrito en el que los que se pueda hacer preguntas, obtener y analizar se da la respuesta a la pregunta inicial. Aunque estemos datos reales y construir modelos que puedan ser utili- de acuerdo en que una competencia importante que se zados para construir explicaciones y predicciones, tal debe trabajar es la busca y la selección de la informa- como hacen los científicos cuando investigan. ción procedente de diversas fuentes, como internet o libros de texto, es necesario tener en cuenta que basar La finalidad de la ciencia es investigar para compren- el aprendizaje de las ciencias en solo estas habilidades der los fenómenos naturales del mundo. Para construir provoca perder oportunidades para que las niñas y los conocimiento, los científicos trabajan en dos grandes niños de primaria puedan participar en propuestas de ámbitos: el ámbito de los datos y los hechos y el ámbi- investigación auténtica como la que planteamos. Ade- to de los modelos y las explicaciones. El ámbito de los más, estas metodologías provocan que demos una ima- datos y los hechos tiene que ver con las actividades gen de ciencia casi idéntica a la que se da en las clases que realizan los científicos cuando experimentan con magistrales: la ciencia es un cuerpo de conocimientos el mundo real, es decir, cómo los científicos obtienen verdaderos e inamovibles que solo se deben aprender datos a través de la observación y los analizan para de memoria para reproducirlos posteriormente. establecer unas conclusiones. Por otra parte, el ámbito de los modelos y las explicaciones trata de las activi- Hacia un enfoque que permita comprender dades que llevan a cabo los científicos cuando utili- el funcionamiento del cuerpo humano zan las ideas para comprender el mundo real, es decir, cómo construyen modelos a través de los cuales ela- Otro reto surge al plantearnos cómo los niños constru- boran explicaciones. yen el conocimiento científico. Los procesos espontá- 5 neos de construcción del conocimiento por parte de las investigación de causas mecánicas (y no funcionales o niñas y los niños más pequeños están muy basados en la intencionales) en los diferentes procesos biológicos que percepción y la experiencia directa con los fenómenos, y se investiguen. Hacemos todas estas reflexiones para eso hace que sea muy difícil poder explicar y comprender subrayar que es muy fácil que los maestros y las maes- el funcionamiento del cuerpo humano, del que tenemos tras subestimemos las dificultades reales que el alum- muy pocas experiencias directas. Por eso, los maestros nado tiene cuando se enfrenta a la comprensión de la no debemos encontrar extraño que las niñas y los niños composición y el funcionamiento del cuerpo humano. tengan un conocimiento anatómico muy superficial, como expondremos más adelante de forma más concre- De pequeños, los niños y las niñas tienen capacidad ta. Por otra parte, tampoco tenemos que preocuparnos para construir explicaciones sobre el funcionamiento si los niños y las niñas basan a menudo sus razonamien- del cuerpo humano en términos de causalidad tos sobre el funcionamiento del cuerpo humano en la mecánica a través de la construcción de analogías antropomorfización o hacen uso de sus conocimientos y experiencias con los fenómenos físicos de su entorno Muchos investigadores han considerado que el cam- para aplicarlos a los fenómenos biológicos estudiados. bio conceptual es un elemento imprescindible para el Más bien, los maestros deberíamos entender que estas desarrollo de la comprensión biológica. En esta línea, dos estrategias ponen claramente de manifiesto la vo- algunos autores defienden que las niñas y los niños luntad por parte de los niños y las niñas de usar los re- desarrollan, en primer lugar, su conocimiento psico- cursos cognitivos que inicialmente tienen disponibles, y lógico, y usan este conocimiento para explicar el fun- eso lo tenemos que considerar un aspecto muy valioso cionamiento del cuerpo humano (Carey, 1985). Esto se porque desde estos conocimientos y razonamientos inci- demostraría en el hecho de que muy a menudo las ni- pientes es desde donde tendremos que ayudar al alum- ñas y los niños no apelan a causas mecánicas para ex- nado a construir nuevo conocimiento biológico. plicar el funcionamiento del cuerpo humano, sino que explican algunas funciones vitales, como la nutrición De entrada, por lo tanto, el profesorado ya podemos o la relación, en términos psicológicos o sociales (por suponer que todo el conocimiento anatómico y fisio- ejemplo: “como para seguir vivo, tener salud y poder lógico que vaya más allá de la experiencia directa (p. jugar, como para tener energía y hacer deporte, que ej.: la digestión química, la absorción de los nutrientes, es lo que me gusta”, “como para crecer y hacerme ma- la circulación de la sangre, el transporte de oxígeno en yor como mis padres”, “tengo ojos para ver las cosas”), la sangre, la transmisión de información en el sistema contrariamente a las causas puramente fisiológicas o nervioso, etcétera), se desarrollará con dificultades y, mecánicas, que es el modo en que la biología y la medi- por lo tanto, harán falta periodos de tiempo amplios cina explican el funcionamiento de los seres vivos y el en los que será necesario no solo investigar el cuerpo cuerpo humano. Según estos autores, el conocimiento humano, sino interrelacionar estas investigaciones con biológico en la edad infantil se desarrolla progresiva- otras relacionadas con la estructura de la materia, los mente fruto de la enseñanza explícita sobre el cuerpo cambios químicos, etcétera, al mismo tiempo que va- humano que se produce básicamente, aunque no solo, mos ayudando a los niños y las niñas a centrarse en la en el entorno escolar. 6 Esta visión del desarrollo del conocimiento biológico en blema de incorporar información nueva, sino que su- la edad infantil coexiste con otra posición según la cual pone un proceso más complejo de cambio conceptual las niñas y los niños no pasan primero por una etapa en en el que los niños y las niñas tendrán que revisar sus la que explican psicológicamente los procesos biológi- modelos y representaciones mentales sobre el cuerpo cos, sino que defiende que las niñas y los niños tienen y, además, deberán aprender a explicar los procesos ya desde muy pequeños un embrión de conocimiento biológicos apelando a causas físicas y biológicas, supe- puramente biológico, aunque no posean un conoci- rando así la causalidad intencional que usan habitual- miento concreto de la mayoría de los mecanismos bio- mente de una forma más espontánea. lógicos que hay detrás de la mayor parte de procesos vitales (Inagaki & Hatano, 2002). Según estos autores, Hacia una comprensión fisiológica del cuerpo los niños y las niñas, desde muy pequeños, distingui- humano rían de forma bastante clara los procesos psicológicos de los biológicos, aunque esta distinción sea tácita y Con todo, tradicionalmente la manera de trabajar les cueste mucho articularla de manera explícita. Esta el cuerpo humano en la escuela se ha centrado en el posición entronca con la de otros investigadores que aprendizaje de la anatomía y en la acumulación de han mostrado la capacidad que tienen los niños y las nueva información. Solo hace falta mirar la mayoría niñas, desde pequeños, de construir explicaciones so- de libros de texto o muchas de las propuestas educa- bre el funcionamiento del cuerpo humano en términos tivas disponibles en la red para ver como el estudio se de causalidad mecánica (Au & Romo, 1999), capacidad focaliza en el aprendizaje memorístico de los órganos, que, como ya se ha dicho anteriormente, deriva del aparatos y sistemas. La forma de evaluar estos conte- hecho de que las niñas y los niños adquieren muy rápi- nidos son las típicas siluetas del cuerpo humano acom- damente conocimientos sobre cómo se comportan los pañadas de unas flechas para que los niños escriban los objetos y las sustancias en términos mecánicos, lo que nombres de cada una de las partes. les permite aplicar este conocimiento a los procesos biológicos a través de la construcción de analogías. Así Esta manera de enseñar y de evaluar los conocimientos pues, antes de que las niñas y los niños comprendan los se focaliza solamente en la importancia del reconoci- mecanismos propiamente biológicos, los pueden expli- miento de las partes anatómicas y sobreentiende que car aplicando su conocimiento intuitivo sobre el com- la suma del conocimiento de cada una de las partes nos portamiento mecánico de los objetos. Eso explicaría, llevará a la comprensión del funcionamiento de todo por ejemplo, que a la mayoría del alumnado le resulta el conjunto. Estudios recientes en didáctica (como por fácil considerar plausible y comprender el proceso de ejemplo Carvalho, Silva, Nelson y otros, 2004) mues- digestión mecánica de los alimentos y, por el contrario, tran como esta forma de hacer ciencia no es eficaz le es difícil entender la digestión química o la absorción para conseguir que niños y adolescentes acaben com- intestinal de los nutrientes. prendiendo cómo funciona el cuerpo humano, ya que provoca una visión parcelada y no integrada, pero En resumen, comprender la anatomía y el funciona- tampoco es eficaz para que los alumnos acaben com- miento del cuerpo humano no es simplemente un pro- prendiendo cómo los científicos investigan. 7 El punto de vista fisiológico que presentamos en • La función de nutrición, que tiene que ver con el este libro permite construir modelos complejos, modo en que el ser humano incorpora sustancias en los que interaccionan aparatos y sistemas entre sí, del exterior hacia el interior y cómo las reparte por y hace posible construir explicaciones que respondan todo el cuerpo con el objetivo de construir nuevas a buenas preguntas estructuras y obtener la energía necesaria para so- brevivir. Además, esta función también está relacio- Por el contrario, la propuesta que presentamos en esta nada con cómo se eliminan las sustancias de recha- publicación pone el foco en la fisiología, es decir, en el zo que nuestro propio cuerpo genera. Los aparatos y funcionamiento de los órganos, aparatos y sistemas sistemas que están implicados son muchos más que que forman el cuerpo humano. Tal como indica el cu- el aparato digestivo, ya que necesitamos el siste- rrículum oficial, entendemos que los niños y las niñas ma nervioso para detectar y notar sensorialmente al final de la etapa de primaria tendrían que ser capa- la comida, el aparato circulatorio para repartir los ces de dar explicaciones básicas sobre cómo funciona nutrientes por todo el cuerpo, el aparato respirato- el cuerpo humano y relacionarlo con los aspectos más rio para captar los gases y el aparato excretor para importantes de educación para la salud. eliminar las sustancias de rechazo. Además, el punto de vista fisiológico permite construir • La función de relación, que concierne al modo modelos complejos, en los que interaccionan aparatos en cómo el ser humano incorpora información del y sistemas entre sí, para construir explicaciones que ambiente, en cómo gestiona esta información y en respondan a buenas preguntas (Márquez, Roca, Gómez cómo elabora la respuesta. En este sentido, no solo el y otros, 2004). Algunos de los ejemplos de las pregun- sistema nervioso está implicado, ya que también son tas de este estilo que aparecieron a lo largo del curso necesarios el aparato locomotor y el endocrino para de Pequeños talentos científicos fueron: ¿Cómo es que elaborar la respuesta. sudamos y nos ponemos colorados cuando hacemos deporte? ¿Por qué nos cansamos y tenemos que res- • La función de reproducción, que está relacionada pirar más fuerte cuando hacemos deporte? ¿Cómo es con el modo como los seres humanos generamos que tenemos cosquillas en algunas zonas del cuerpo nuevos seres humanos para perpetuar la especie y y en otras no? ¿Por qué tenemos que comer para cre- como los seres humanos combinamos nuestra in- cer? Estas preguntas son precisamente las que tienen formación genética para pasarla a la descendencia. que servir para enmarcar y como motor de la investi- En este sentido, los aparatos implicados son el apa- gación, ya que son preguntas más enfocadas en cómo rato reproductor femenino y masculino. funciona el cuerpo humano que no en la anatomía. Aunque en este libro solo nos vamos a centrar en dos Hacia el uso de representaciones para construir de las funciones vitales, es importante que a lo largo de explicaciones la primaria se ponga el énfasis en el estudio del cuerpo humano en las tres funciones vitales comunes en todos Trabajar a través de un enfoque fisiológico comporta los seres vivos: que el objetivo sea que el alumnado construya explica- 8 ciones en que ponga en juego la interacción de diversos mente podemos compartirlas, discutirlas y ponerlas a órganos, aparatos y sistemas. Tal como han reflexiona- prueba con otras personas. do varios autores (Ogborn y otros, 1998), la estructura de las explicaciones científicas es muy similar a una Cabe destacar que con el uso de maquetas no se pre- narración. Por una parte, las explicaciones científicas tende construir imágenes que sean réplicas exactas de tienen muchos elementos que interaccionan unos con los libros de texto o de los modelos que se encuentran otros, que serían como los protagonistas de una histo- a veces en consultas de médicos o laboratorios. Al con- ria, y cada uno puede hacer unas cosas determinadas. trario, lo que se pretende es que a través de los mate- Por la otra parte, las interacciones de estos elementos riales que el alumnado tiene a su alcance para cons- tienen lugar cronológicamente, es decir, se desarrollan truir la maqueta pueda hacer analogías que faciliten la siguiendo un inicio, un nudo y un desenlace. discusión y el razonamiento sobre las funciones de las diferentes estructuras internas y cómo se relacionan El objetivo es que el alumnado pueda construir una ex- las unas con las otras. De este modo, no es tan impor- plicación de forma narrativa tan completa como sea tante construir un intestino que realmente parezca un posible con la ayuda del docente sobre algún fenómeno intestino, sino buscar una analogía que sirva para ex- vinculado al funcionamiento del cuerpo humano. De plicar qué función tiene el intestino. esta manera, en una explicación sobre el cuerpo hu- mano, los órganos, sistemas y aparatos interactuarán Cuando jugamos con maquetas y modelos que repre- como personajes de una historia, con unas capacida- sentan el mundo que queremos comprender, siempre des determinadas que les permiten realizar ciertas ac- debemos tener en cuenta que la maqueta nunca pue- ciones. Así, por ejemplo, los dientes tienen la capacidad de capturar del todo lo que queremos representar. De de desmenuzar la comida en trozos pequeños, pero no la misma manera que es imposible que un mapa pueda de romper las cadenas de nutrientes; el estómago, con representar por completo todos los accidentes geo- sus jugos gástricos, es capaz de romper las cadenas de gráficos de un lugar, el modelo que construimos no algunos nutrientes; el intestino delgado puede absor- representa toda la realidad. Por lo tanto, toda repre- ber nutrientes, pero no el agua, a la inversa que el in- sentación tiene unas limitaciones y es importante que testino grueso. hagamos notar a los niños y las niñas las limitaciones de nuestro modelo. Un elemento clave para que el alumnado pueda cons- truir estas explicaciones son las representaciones. Más De la teoría a la práctica concretamente, el uso de maquetas y dibujos tiene que servir para ir ayudando a los niños y las niñas a imagi- A lo largo del curso 2016-17 del programa Pequeños narse cómo es este cuerpo humano por dentro y cómo talentos científicos que titulamos “El funcionamiento las diferentes estructuras interaccionan entre ellas. del cuerpo humano” se realizaron más de una veintena Además, las maquetas y los dibujos son la expresión de actividades con el objetivo de que el alumnado de física de nuestras representaciones mentales y, por lo primaria fuera capaz de construir estas explicaciones tanto, en el momento en que las expresamos física- narrativas a partir de modelos complejos. En esta pu- 9 blicación, se presentan doce de estas actividades que sentan aquellas ideas más relevantes que hay que tra- hemos agrupado temáticamente en tres caminos, que bajar sobre cada uno de los caminos con alumnado de son los procesos internos que siguen algunos elementos primaria. Estas ideas son una concreción de lo que está cuando entran en el cuerpo humano. Los dos primeros descrito en el currículum oficial. hacen referencia al estudio de la función de nutrición, y el tercero, a la función de relación. En relación con las actividades de aula, la primera ac- tividad que se describe en cada camino siempre es una • El camino de los nutrientes forma parte de la actividad para explorar las ideas del alumnado. Enten- función de nutrición y tiene que ayudar a generar demos que la construcción de conocimiento científico explicaciones de forma narrativa que permitan en la escuela tiene que partir de cómo las niñas y los comprender cómo los alimentos son digeridos, ab- niños conciben el funcionamiento de lo que los rodea. sorbidos y transportados por todo el cuerpo y cómo Por lo tanto, el objetivo de estas primeras actividades son eliminadas las sustancias de rechazo. siempre es que los niños y las niñas puedan hacer explí- citos sus modelos mentales, para que posteriormente • El camino de los gases forma parte también de el profesorado pueda evidenciar –a través de pregun- la función de nutrición y debe ayudar a generar tas, conversaciones y experimentación– las incoheren- explicaciones de forma narrativa que permitan cias de lo que han expresado, para hacer evolucionar comprender cómo los gases son inspirados y trans- su forma de explicar. portados por todo el cuerpo, y cómo el cuerpo se deshace de los gases de rechazo. Finalmente, las actividades de cada uno de los caminos se presentan siempre siguiendo la misma estructura: • El camino de la información forma parte de la función de relación y tiene que ayudar a generar ex- a. Una lista de material, siempre pensada basán- plicaciones de forma narrativa que permitan com- dose en el hecho de que el alumnado está organiza- prender cómo el cuerpo humano capta información do en grupos cooperativos de cuatro personas. del exterior a través de los sentidos, cómo el sis- tema nervioso central procesa esta información y b. Ideas científicas, en donde se concretan las ideas cómo el organismo da una respuesta. clave sobre cada uno de los caminos que se ponen en juego en cada actividad. Además, también se Para cada camino se han escrito tres apartados con in- describen y se justifican las ideas de los niños más formación teórica que creemos que es necesaria para relevantes y cómo las suelen usar cuando realizan que el profesorado pueda llevar a cabo las actividades la actividad. Finalmente, se presenta la explicación con sus alumnos. Por una parte, la información fisioló- científica de la actividad que se está trabajando. gica y anatómica de los órganos, aparatos y sistemas que participan en cada uno de los caminos. Por la otra c. Descripción de la actividad y orientaciones di- parte, una recopilación de las ideas intuitivas que tiene dácticas, en que se describen las estrategias meto- el alumnado sobre cada una de las partes del funcio- dológicas para trabajar en el aula. namiento del cuerpo humano. A continuación, se pre- 10 El camino de los nutrientes: cuando el problema es cómo utilizamos los nutrientes para sobrevivir nutrientes energía, nuevas estructuras sustancias de desecho Figura 1. Esquema del camino de fabricadas por las los nutrientes, donde se explicita células de los tejidos cómo los nutrientes entran, se procesan y son usados para obtener nuevas estructuras y energía. El camino de los nutrientes describe cómo los alimen- mos trabajar de forma integrada varios aparatos y sis- tos entran, se procesan y son usados por el cuerpo temas, y por eso la secuencia didáctica del camino de humano. Por lo tanto, la construcción de este camino los nutrientes pretende ayudar a las niñas y los niños a tiene que servir para responder a todas aquellas pre- construir un modelo de cuerpo humano que les permita guntas que tienen que ver con la alimentación y con generar explicaciones que impliquen diversos órganos, cómo los alimentos se transforman en nutrientes que aparatos y sistemas. nos ayudan a crecer, a reparar estructuras o a tener energía suficiente para realizar las funciones vitales. Entender el camino de los nutrientes desde el punto Los centros educativos que han participado en el pro- de vista del modelo integrado del cuerpo humano grama Pequeños talentos científicos han utilizado este camino para responder a algunas preguntas, como: Diferenciar alimentos y nutrientes ¿Por qué cuando como crezco? ¿Por qué los deportistas tienen que controlar lo que comen? Si tuviéramos que explicar la función de nutrición en pocas palabras, podríamos decir que consiste en cómo Para dar respuesta a todas estas preguntas necesita- hacer llegar a todas las células de nuestro cuerpo aque- 11 llas sustancias externas necesarias para que puedan hacer todo lo necesario para sobrevivir. Las células son la parte viva más pequeña del organismo y se encuen- tran en todos los tejidos del cuerpo como, por ejemplo el músculo, el hígado, la piel, los pulmones o el cerebro. Una de las ideas centrales en relación con el conoci- alimento miento científico que se trabaja a partir del ciclo medio de primaria es que el mundo que nos rodea está hecho por unidades más pequeñas que no son visibles a simple vista. Estas unidades, además, tienen unas propieda- des y actúan de una forma diferente a las estructuras que sí podemos observar. De este modo, es importante empezar a trabajar que los objetos y materiales que nos nutrientes rodean están hechos de partículas y que todos los seres vivos estamos formados por células. Figura 2. Los alimentos no son homogéneos, sino En este sentido, hay que hacer notar que los alimentos que están hechos de diversas sustancias a las que llamamos nutrientes. Los nutrientes están formados por cadenas de que comemos en nuestro día a día no son homogéneos unidades más pequeñas. Las células del cuerpo solo pueden y están compuestos de varias sustancias que denomi- absorber y procesar estas unidades individuales. namos nutrientes. Los nutrientes básicos son los glúci- dos o hidratos de carbono, que incluyen los azúcares, las unidades que forman estas cadenas. Por eso, el que principalmente son las sustancias de las que obte- cuerpo posee una serie de estructuras internas para nemos energía; los lípidos o grasas, que fundamental- romper estas cadenas en sus unidades más pequeñas, mente son sustancias que actúan como reserva ener- absorberlas, transportarlas y procesarlas. Esta serie gética, y las proteínas, que son la base para construir de acciones ordenadas es lo que hemos denominado muchas estructuras del cuerpo humano, como la piel, el camino de los nutrientes y lo hemos estructurado en el pelo o la musculatura. Los nutrientes básicos, tan- cuatro etapas: to si son glúcidos, lípidos o proteínas, se encuentran en los alimentos y son moléculas formadas por largas • La primera es la digestión, en la que las cadenas de cadenas de unidades más pequeñas. Aparte de estos nutrientes que existen en los alimentos se rompen nutrientes hay otros, como el agua, las vitaminas o los en sus unidades más fundamentales para poder ser minerales, como el calcio. absorbidas y llegar a la sangre. Las células que forman todos los tejidos del cuerpo no • La segunda etapa es la absorción de dichas uni- pueden utilizar las largas cadenas de glúcidos, proteí- dades desde los intestinos para pasarlas al torrente nas o grasas, y solamente pueden asimilar y procesar sanguíneo. 12 • La tercera etapa es el transporte de estas unida- triturando se desplazan desde la parte frontal hasta la des fundamentales a través de la sangre hacia las parte más interna de la boca. Las glándulas salivales células que forman los diversos tejidos. situadas debajo de la lengua generan saliva que va im- pregnando todos los fragmentos de alimentos. • La cuarta etapa es la eliminación al exterior del cuerpo de las sustancias de rechazo que se generan Todas las acciones que se desarrollan en la boca tienen en las células de todos los tejidos, debido a su acti- como objetivo desmenuzar los alimentos en trocitos vidad vital. más pequeños, para que tengan un tamaño suficien- temente pequeño para poder pasar por el esófago y Primera etapa: la digestión de los alimentos poder ser digeridos más fácilmente por los jugos gás- tricos del estómago. La acción de la saliva, además, es Romper estas largas cadenas de nutrientes que se en- el primer paso de la digestión química, ya que la saliva cuentran en los alimentos para, posteriormente, poder contiene una enzima que ayuda a hacer que el almidón, absorberlos es el objetivo básico de la primera parte del un glúcido presente en algunos alimentos, se rompa en camino de los nutrientes. La parte del cuerpo que lleva las unidades que lo forman. a cabo esta rotura es el primer tramo del aparato di- gestivo, desde la boca hasta el intestino delgado. A medida que se deglute, los trozos de alimento van a parar al esófago. El esófago es un tubo elástico y mus- Los dientes son los encargados de desmenuzar estos culoso que conecta la laringe y el estómago. Los mús- alimentos en trozos pequeños. En la boca hay cuatro culos que rodean al esófago ayudan a que los trocitos tipos de dientes y cada uno de ellos se encarga de una de alimento sean empujados hacia el estómago. De función concreta: hecho, estos músculos permiten que se pueda comer los incisivos, que son las piezas más frontales y planas, medio tumbado o sin estar totalmente incorporado. La tienen la función de cortar; elasticidad del tubo evita posibles obturaciones de ali- los caninos, que son las piezas puntiagudas, tienen la mentos de tamaño considerable mientras bajan hasta función de rasgar; el estómago. los premolares y los molares, que son las piezas que se encuentran a continuación, tienen la función de moler Cuando los trocitos de los alimentos salen del esófago la comida. llegan al estómago, una bolsa musculosa llena de ácido que ayuda a romper las largas cadenas de proteínas. Una boca adulta, a la que no le falte ningún diente, Para evitar que los ácidos salgan y vayan al esófago consta de 32 piezas, 16 en cada una de las dos mandíbu- existe una válvula, el cardias, que se abre y se cierra las (4 incisivos, 2 caninos, 4 premolares y 6 molares para para dejar pasar los pedazos de alimento sólido y en- cada mandíbula). La dentadura infantil está formada salivado hacia el estómago. Durante la digestión, el ali- solo por 20 piezas, 10 por cada mandíbula (4 incisivos, mento sólido permanece en el estómago unas cuantas 2 caninos y 4 molares). Gracias a la acción de la lengua horas, donde van mezclándose e impregnándose de ju- y al movimiento mandibular, los alimentos que se van gos gástricos. 13 Los responsables últimos de la rotura de las cadenas de El intestino delgado es un tubo muy largo que se en- nutrientes son los jugos gástricos, unas enzimas diges- cuentra a continuación del estómago. Entre el estóma- tivas que son liberadas por las células de las paredes go y el intestino delgado hay otra válvula, el píloro, que del estómago. Cabe destacar que las enzimas digesti- va dejando pasar los nutrientes una vez están digeri- vas del estómago se encargan únicamente de la rotura dos. Aunque la función central del intestino delgado es de las cadenas de proteínas, pero no de la mayoría de la absorción de los nutrientes, aquí también se desarro- glúcidos y lípidos, que se rompen justo al principio del lla parte de la digestión. intestino delgado. En el primer tramo del intestino delgado se vierten las enzimas digestivas del páncreas, el jugo pancreático, y hígado del hígado, la bilis. A diferencia de todos los demás que se han descrito, estos dos órganos no intervienen direc- estómago tamente sobre los nutrientes y los alimentos. Anatómi- camente se sitúan al lado del estómago, pero fuera del tubo digestivo. Las enzimas que producen el hígado y el bilis páncreas llegan al intestino delgado a través de unos conductos y son los responsables principales de romper las cadenas de lípidos que hay en los alimentos. A lo lar- go del intestino delgado también hay un alto contenido bilis de enzimas digestivas que son las responsables de cor- tar las cadenas de glúcidos. jugo gástrico vesícula Por lo tanto, en este punto del tubo digestivo, las largas cadenas de glúcidos, proteínas y lípidos que estaban en los alimentos ya están totalmente rotas y preparadas para ser absorbidas en los intestinos. jugo pancreático duodeno Segunda etapa: la absorción de los nutrientes del intestino delgado Una vez todas las cadenas que forman los principales páncreas tipos de nutrientes (hidratos de carbono, lípidos y pro- teínas) han sido rotas gracias a la ayuda de las enzimas digestivas producidas en la saliva, el estómago, el hí- Figura 3. El hígado y el páncreas no actúan directamente sobre los nutrientes y los alimentos. El páncreas, anatómicamente, está gado y el páncreas, la función más importante del in- colocado justo debajo del estómago y el hígado queda por encima. testino es la absorción de los nutrientes que han sido Ambos órganos producen enzimas digestivas que se vierten en la digeridos previamente. El intestino delgado es un tubo primera parte del intestino delgado. de aproximadamente 1,5 cm de diámetro y con una 14 pliegues capilares vena Figura 5. El aparato digestivo se el intestino circulares con encarga básicamente de dos funciones: delgado vellosidades arteria la primera parte del aparato digestivo se encarga de romper las cadenas de nutrientes, mientras que la segunda parte se encarga de absorberlos. mineral glúcido lípido agua proteína Figura 4. El intestino delgado está lleno de pliegues y repliegues en el interior del tubo para aumentar, así, la superficie de absorción. longitud de 7 metros que, además de participar en la digestión, es el encargado de absorber los nutrientes y pasarlos a la sangre. El intestino delgado, en la parte interior del tubo, está lleno de diminutos repliegues que hacen que aumente todavía más su superficie de ab- sorción, ya que así se consigue que una parte mayor del intestino esté en contacto con los nutrientes, tal como se puede ver en la figura 4. En todo lo que comemos siempre hay una parte de sus- tancias que no se pueden digerir, ya que el ser humano estómago no dispone de las enzimas necesarias para hacerlo. Es el caso, por ejemplo, de las fibras, aunque tienen un pa- pel muy importante al facilitar la circulación a través del tracto intestinal. Todas las sustancias que no se han podido digerir reco- rren el intestino delgado hasta el intestino grueso, que es un tubo de 9 cm de diámetro (en el ano, de 3 cm de intestino diámetro) y con una longitud aproximada de 1,5 metros. delgado El intestino grueso cumple, sobre todo, la función de ab- sorber el agua de todas aquellas sustancias que no han sido digeridas y absorber los pocos nutrientes que han quedado por absorber. El intestino grueso tiene también la función de liberar al exterior del ano todas esas sus- tancias que no se han podido digerir ni absorber. intestino Aunque parezca que este sea el final, hay que tener en grueso cuenta que el camino de los nutrientes no se acaba con la expulsión del excremento por el ano, sino que tam- vasos sanguíneos bién se debe explicar cómo llegan los nutrientes a las células que constituyen el cuerpo humano. 15 Tercera etapa: el transporte de los nutrientes Las unidades que forman los glúcidos, los lípidos y las proteínas, derivadas de la digestión y la absorción en el aparato digestivo pasan al sistema circulatorio a tra- vés de los capilares. Los capilares son unos tubos muy corazón arteria pero que muy delgados que se encargan de recibir y li- berar los nutrientes y las sustancias de rechazo de la sangre hacia los tejidos. Los intestinos están llenos de vena estos capilares, que permiten que los nutrientes entren en el torrente sanguíneo. El sistema circulatorio se puede entender como un en- tramado de tubos, en los que la sangre viaja siempre en una sola dirección. La sangre es bombardeada por el corazón, que es un órgano musculoso compuesto por cuatro cavidades, que con la fuerza que ejerce es capaz de enviar la sangre a todas las partes del cuerpo. Los tubos que llevan la sangre que sale del corazón son las arterias. Las arterias son unos tubos con una pa- red bastante gruesa y elástica con el fin de aguantar la presión de la sangre que sale del corazón. Las arte- rias se van ramificando formando cada vez tubos más nutrientes pequeños hasta transformarse en unos tubos micros- cópicos que son los capilares. Los capilares, tal como intestino hemos indicado, son los encargados de intercambiar delgado sustancias con todos los tejidos del cuerpo, como pul- mones, cerebro, músculos o piel. La sangre de los ca- Figura 6. La conexión entre el aparato digestivo y el sistema pilares va a parar a tubos mayores que se denominan circulatorio se encuentra en los intestinos. Los capilares que contactan venas, que se van uniendo entre ellas hasta formar con el intestino reciben los nutrientes que pasan a la sangre. grandes venas que son las que devuelven la sangre al corazón. Para facilitar el retorno de la sangre hacia el Por lo tanto, podemos entender que el sistema circula- corazón, las venas no son tan elásticas como las arte- torio es una serie de tubos que contienen la sangre y el rias, sino que son más bien rígidas y, además, tienen en corazón que la bombardea. Aunque es fácil imaginárse- su interior muchas válvulas para evitar que la sangre lo como un circuito totalmente cerrado, en realidad no retroceda. está cerrado del todo, ya que si así fuera, la sangre que 16 circularía siempre sería la misma, cosa que haría im- Las ideas de las niñas y los niños en relación con posible hacer llegar gases y nutrientes a las células que los órganos y procesos implicados en el camino forman los tejidos. De este modo, la única parte del cir- de los nutrientes cuito que es abierta son los capilares, que permiten el intercambio de sustancias entre la sangre y los tejidos. El interés de la didáctica de las ciencias y de la psico- logía cognitiva por conocer las ideas de las niñas y los Cuarta etapa: la eliminación de las sustancias de niños sobre varios fenómenos ha impulsado la reali- rechazo a través de la orina zación de muchas investigaciones que han permitido poner de manifiesto los conocimientos y las formas de Las células de todos los tejidos utilizan las unidades razonar que tienen los niños y las niñas sobre los órga- fundamentales de las que están formados los hidratos nos y procesos implicados en la nutrición humana, es- de carbono, los lípidos y las proteínas. Estas unidades pecialmente en la digestión. las reciben a través de los capilares para construir nue- vas estructuras o para producir energía. Al llevar a cabo Concepto de alimento estas funciones, las células generan unas sustancias de rechazo que hay que eliminar, ya que si se acumulan en Una primera dificultad que aparece en la comprensión el cuerpo podrían llegar a ser tóxicas. Para realizar este de la digestión es la representación y el significado que proceso de eliminación, el cuerpo humano utiliza otra el alumnado tiene del término alimento, porque este vez el sistema circulatorio junto con el aparato excretor. término no se usa del mismo modo en el lenguaje co- tidiano que en el lenguaje científico. En este sentido, Las sustancias de rechazo que produce la actividad ce- numerosos estudios muestran que los niños y las niñas lular son transportadas por la sangre, desde los capila- aplican el término alimento de una forma muy gene- res hasta las venas, y de ahí hacia el corazón. Como se ral para referirse a todo lo que procede del exterior y ha comentado, desde el corazón se bombea la sangre es consumido, y también muestran que los niños y las hacia las arterias, que distribuyen la sangre por todo el niñas suelen dar una explicación no funcional de la im- cuerpo. Una de las arterias importantes es la que lleva portancia de los alimentos, diciendo por ejemplo que la sangre hacia los riñones. Los riñones se encargan de “son necesarios para mantenernos vivos”, pero sin refe- filtrar las sustancias de rechazo para sacarlas del to- rirse nunca a los procesos metabólicos en los que están rrente sanguíneo y eliminarlas. Los riñones filtran cons- implicados los diversos (Driver, 1999). tantemente la sangre del organismo, hasta 180 litros para producir aproximadamente 1 litro de orina al día. Igualmente, el concepto inicial de alimento de las niñas Las sustancias filtradas de la sangre, disueltas en agua, y los niños no lo ve como formados por varios nutrien- son enviadas a la vejiga de la orina a través de dos con- tes. De manera que no tienen una idea clara de qué son ductos, uno por cada riñón. La vejiga urinaria es un ór- los nutrientes, ni de cómo están hechos químicamen- gano musculoso que tiene forma de bolsa y es donde se te. La mayoría no conocen los nutrientes y, sobre todo, almacena la orina que finalmente es eliminada durante no conocen las funciones que cada uno de ellos ejer- la micción a través de un conducto denominado uréter. cen en su cuerpo. Otras veces, y fruto de informacio- 17 nes que circulan en los libros, en la televisión o incluso El estudio clásico de Teixeira (Teixeira, 2000) muestra en la escuela, mantienen ideas poco científicas como la presencia y evolución de los modelos anatómicos in- que las proteínas cubren las necesidades energéticas fantiles sobre el aparato digestivo. Esta autora iden- del cuerpo. Vale la pena tener en cuenta todo esto por- tifica tres modelos. En un primer modelo, que suele que es posible que, a pesar de que el alumnado pueda ser el predominante a los 4 años, las niñas y los niños usar espontáneamente los términos proteína, vitami- consideran que todo el alimento se mantiene entero na, grasa, azúcar, etcétera, esto no supone que tengan dentro del cuerpo y se va acumulando, por lo tanto no una imagen mental clara de qué es cada una de estas hay ninguna idea clara de la anatomía interna ni del sustancias. Ayudarlos a cambiar su representación de viaje y las transformaciones que sufren los alimentos. los alimentos será, pues, un elemento indispensable en En este modelo, el crecimiento sería una consecuencia cualquier investigación sobre la nutrición humana. directa de la acumulación de alimentos, lo que puede verse reforzado con la frase que los niños y niñas oyen En relación con las funciones de los alimentos, desde a menudo en su entorno familiar de “come mucho, que muy pequeños los niños relacionan la comida con al- así crecerás mucho”. En un segundo modelo, que según gunas consecuencias como el crecimiento, la buena la autora predomina entre los 6 y los 8 años, el alimen- salud, tener fuerza y energía, etcétera. En sus modelos to entra en el cuerpo, pero después sale. Este modelo iniciales también vinculan directamente las diferen- evoluciona enseguida incorporando la idea de que en cias de altura o de peso con la cantidad de alimento ingerida, y eso responde al uso habitual que hacen de Figura 7. Algunos niños se la causalidad lineal directa a la hora de relacionar dos imaginan que el aparato digestivo está formado variables entre sí. También entienden que algunas die- por dos tubos, uno que tas son más sanas que otras en relación con el creci- procesaría los alimentos boca miento y la salud. En este sentido, saben que algunos sólidos y otro que procesaría los alimentos líquidos. alimentos son buenos (frutas y verduras), aunque no saben explicar por qué motivo. Ideas sobre la anatomía del aparato digestivo Varios estudios en los que se pide a niños y niñas de di- manzana ferentes edades que dibujen qué hay en el interior de su cuerpo muestran que, desde el ciclo inicial, los niños y agua las niñas son conscientes de la presencia de una amplia diversidad de órganos internos pero, al mismo tiempo, muestran que tienen poco conocimiento de las relacio- nes entre los diferentes órganos para formar aparatos y sistemas funcionales. culo pito 18 el cuerpo se mantiene todo lo que el cuerpo necesita ven para obtener energía”, “nos hacen crecer”, etcétera. (las sustancias buenas) y sale todo lo que el cuerpo no Esto es lo que, como ya se ha dicho, ha llevado a foca- necesita (las sustancias malas). Una variante de este lizar las propuestas didácticas que se plantean en este segundo modelo anatómico que algunos pocos niños libro en la profundización de los aspectos fisiológicos. y niñas manifiestan, se concreta en considerar la exis- tencia de dos tubos diferentes en el interior del cuer- A pesar de que las conclusiones de la mayoría de estu- po, uno vinculado al tráfico de los alimentos sólidos dios anteriores no siempre lo destacan, la aparición de y el otro vinculado al tráfico de los líquidos, tal como estas ideas y modelos generales, y una cierta relación muestra la figura 8. El primer modelo va generalmente entre la edad del alumnado y el modelo anatómico y acompañado de la idea de que el vientre es un amplio fisiológico de digestión que manifiestan, la realidad es espacio vacío, en cambio el segundo modelo va acom- que existe una amplia variedad de elementos anató- pañado de la idea de que el alimento pasa por un tubo micos concretos (más o menos ricos) que las niñas y los que empieza en la boca y acaba al final del abdomen. niños representan a diferentes edades, así como una cierta variedad en el tipo de causas que prioritaria- Ideas sobre el funcionamiento del aparato digestivo mente escogen a la hora de elaborar sus explicaciones sobre los procesos implicados en la digestión (de cau- La mayoría de estudios realizados sobre cómo las niñas sas más funcionales a causas más de origen mecáni- y los niños explican la digestión muestran claramente co). Destacamos todo esto porque es probable que los que no hay casi ningún niño que piense que los alimen- maestros de ciclo medio y superior se encuentren con tos se transforman debido a un proceso de cambio quí- una diversidad de conocimientos bastante amplia, que mico. Por el contrario, comprenden con facilidad que no se explica simplemente por la edad, sino que está los alimentos se rompen mecánicamente, sobre todo muy condicionada por el entorno sociocultural de cada con la acción de masticar, y que eso se hace para fa- uno de los alumnos. cilitar una deglución que no comporte peligro de asfi- xia y, también, para facilitar que el alimento circule sin Las ideas que hay que trabajar sobre el camino de problemas por dentro del cuerpo. Así pues, los modelos los nutrientes iniciales de digestión que tienen los niños y niñas prevén el hecho de que los alimentos se rompen en elementos Desde nuestro punto de vista, las ideas más importan- muy pequeños, tan pequeños que son invisibles, sin por tes para trabajar a través del camino de los nutrientes eso perder su identidad. Por lo tanto, para los niños y las son las siguientes: niñas, el término digestión es entendido como rotura de los alimentos en trozos muy pequeños (digestión mecá- Idea 1. Los alimentos están constituidos por unos nu- nica) y no como cambio químico (digestión química). trientes básicos: glúcidos, lípidos y proteínas. Esta idea hace referencia tanto a comprender que los ali- Estos modelos infantiles de nutrición no suelen contener mentos están hechos de piezas como a comprender muchas explicaciones sobre el uso de los alimentos por que cada nutriente realiza una función diferente den- parte del cuerpo, más allá de la relación general de “sir- tro del cuerpo humano. 19 Idea 2. En el tubo digestivo, desde la boca hasta el de las paredes del intestino los nutrientes pueden pasar intestino delgado, se efectúan varios procesos para del uno al otro. digerir los alimentos. Esta idea hace referencia sobre todo a comprender que en la primera parte del tubo di- Idea 4. El sistema circulatorio es el encargado de dis- gestivo los alimentos no solo van haciéndose más pe- tribuir los nutrientes por todo el cuerpo. Esta idea queños, sino que van cambiando químicamente a me- tiene que ver con el papel de los vasos sanguíneos en dida que van rompiéndose los nutrientes. el transporte de nutrientes y con la importancia de los capilares, que gracias a su permeabilidad dejan entrar Idea 3. En los intestinos se absorben los nutrientes y y salir sustancias del aparato circulatorio. son transportados hacia la sangre. Esta idea tiene re- lación con la conexión entre el aparato digestivo y el A lo largo de las siguientes actividades, se trabajarán sistema circulatorio, y que gracias a la permeabilidad estas ideas de la forma siguiente: Actividad 1. Actividad 2. Actividad 3. Actividad 4. Exploración de El camino El camino del El camino de las ideas sobre de la boca estómago a los intestinos el camino de al estómago los intestinos a la sangre los nutrientes Idea 1. Los alimentos están constituidos por unos nutrientes básicos: glúcidos, lípidos y proteínas. Idea 2. En el tubo digestivo, desde la boca hasta el intestino delgado, se efectúan varios procesos para digerir los alimentos Idea 3. En los intestinos se absorben los nutrientes y son transportados hacia la sangre. Idea 4. El sistema circulatorio es el encargado de distribuir los nutrientes por todo el cuerpo. 20 Actividad 1 EXPLORACIÓN DE LAS IDEAS SOBRE EL CAMINO DE LOS NUTRIENTES cinta adhesiva pajitas bayetas hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano tubos de tijeras medidas y texturas diferentes cola trapos de algodón papel mural film transparente plastilina Material para un grupo de cuatro personas: Idea 3. En los intestinos se absorben los nutrientes y son transportados hacia la sangre. Hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano, papel mural, tubos de tamaños y texturas diferentes, pajitas, Idea 4. El sistema circulatorio es el encargado de distri- trapos de algodón de diferentes medidas, bayetas, film buir los nutrientes por todo el cuerpo. transparente, plastilina, cinta adhesiva, cola y tijeras. Descripción de la actividad Las Ideas científicas: 1. Presentación de la investigación sobre el camino de Idea 2. En el tubo digestivo, desde la boca hasta el in- los nutrientes testino delgado, se efectúan varios procesos para dige- rir los alimentos. 2. Exploración de las ideas de los niños y las niñas sobre 21 la anatomía y el funcionamiento del aparato digestivo gan a la musculatura del pie para que se pueda mover”. y del sistema circulatorio Una vez han trazado su dibujo individualmente, pode- Orientaciones didácticas mos agrupar a los niños y las niñas en grupos de cuatro y pedir que construyan una maqueta que los ayude a 1. Presentación de la investigación sobre el camino representar la parte anatómica. Este proceso de tra- de los gases bajo en grupo se puede organizar usando la estrategia 1-2-4 como estructura cooperativa, de manera que Iniciaremos la investigación con una pregunta que ne- primero los alumnos comparten sus propuestas. cesariamente se tenga que responder con una explica- ción que ayude a comprender cómo funciona el camino Para construir la maqueta, podemos pedir que repasen de los nutrientes en el cuerpo humano. Por eso, es nece- la silueta de un niño de cada grupo encima de un papel sario que sea una pregunta que cuestione el porqué de de embalar. Encima de la silueta, las niñas y los niños algún hecho conocido por los niños y las niñas. Pueden pueden pegar con cinta adhesiva y cola diferentes ma- servir como ejemplo algunas de las preguntas de las in- teriales (tubos, pajitas, trapos, bolsas, bayetas...) que les vestigaciones del programa Pequeños talentos cientí- sirvan para imaginarse todas aquellas estructuras por ficos: ¿Cómo es que la comida me hace crecer? ¿Por qué las que pasa el camino de los nutrientes. Los grupos de- los deportistas tienen que controlar lo que comen? Si ben guardar la maqueta que hayan construido con el partimos de preguntas formuladas por los mismos ni- fin de poder modificarla posteriormente a medida que ños, habrá que ayudar a reformularlas para ajustarlas las investigaciones vayan avanzando. a estos tipos de preguntas. A continuación, podemos iniciar una charla para 2. Exploración de las ideas de los niños y las niñas que un portavoz de cada grupo explique cómo cree sobre la anatomía y el funcionamiento del aparato que funciona la nutrición humana a través de la ma- digestivo y del sistema circulatorio queta que han elaborado, con el objetivo de dar res- puesta a las preguntas iniciales. Las explicaciones Podemos empezar haciendo reflexionar al alumna- pueden ser registradas en vídeo y pueden ser com- do sobre las partes de su cuerpo que creen que inter- partidas entre los diferentes grupos para generar vienen cuando están comiendo. Para guiar esta re- discusión a partir de lo que los grupos han expuesto. flexión, pedimos que las niñas y los niños se imaginen el recorrido que hacen una manzana y un vaso de agua dentro del cuerpo humano y que dibujen dentro de la silueta que se les ha proporcionado todas aquellas es- tructuras o partes por las que pasan estos dos alimen- tos. Es necesario que en la pregunta les indiquemos el destino final de los nutrientes, como por ejemplo: “Dibuja cómo el agua y los azúcares de la manzana lle- 22 Actividad 2 EL CAMINO DE LA BOCA AL ESTÓMAG0 plastilina caramelos blandos tipo Sugus tubo blando y flexible tubo duro y flexible pan con corteza tubo corrugado de PVC Material para un grupo de cuatro personas: no sepan que, en realidad, los dientes tienen formas di- ferentes. También puede ocurrir que algunos crean que 10 caramelos blandos, tipo Sugus, plastilina de diferen- tenemos dos tubos, uno para la comida y otro para los tes colores, 4 trozos de pan con corteza , 1 tubo blan- líquidos, y lo representen así en sus dibujos y maquetas. do como los que se utilizan para recubrir los tubos de agua caliente de la calefacción, 1 tubo duro flexible co- A la hora de elegir el material para representar el tubo rrugado de PVC, 1 tubo blando y flexible de PVC y agua. del esófago es probable que seleccionen el tubo ru- goso y que se confundan con la forma característi- La Ideas científicas: ca que tiene la tráquea. En la elección, el alumnado a menudo no presta atención al hecho de que el tubo Idea 1. Los alimentos están constituidos por unos nu- que simula el esófago debe ser flexible, de manera trientes básicos: glúcidos, lípidos y proteínas. que se pueda empujar el alimento a lo largo del tubo. Idea 2. En el tubo digestivo, desde la boca hasta el in- Normalmente no conocen la válvula cardias, pero les testino delgado, se efectúan varios procesos para dige- es muy intuitiva la idea de que existe una especie de ta- rir los alimentos. pón que evita que la comida, una vez llega al estómago, vuelva fácilmente hacia la boca. Las ideas de los niños y las niñas La explicación científica Al llevar a cabo esta actividad nos podemos encontrar que los niños y niñas hagan todos los dientes con la mis- La boca es la puerta de entrada del tubo digestivo, pero ma forma, lo que no necesariamente quiere decir que además desarrolla una función muy importante: iniciar 23 el proceso de digestión mecánica a través de desmenu- alumnado construya y represente, utilizando plastilina zar los alimentos. Para realizar esta función, la boca po- de colores, los elementos que tenemos en la boca que see una serie de estructuras: los dientes, que tienen for- consideran implicados en la digestión. mas diferentes según cuál sea su función específica; las glándulas salivales, que producen la saliva que ayuda a Esta pequeña exploración nos servirá para descubrir digerir los nutrientes de algunos alimentos, como el al- los modelos mentales que tienen las niñas y los niños midón de la patata, y la lengua, que facilita el movimien- y, al mismo tiempo, les permitirá reflexionar y darse to del alimento por la boca para poder procesarlo. A con- cuenta de aspectos que quizás nunca habían observa- tinuación de la boca se halla el esófago, que es un tubo do como, por ejemplo, el número de dientes que tene- muscular que, con sus movimientos, permite el despla- mos. Es importante que, si surge esta idea, el maestro zamiento del bolo alimenticio hacia el estómago. Entre invite a todos los grupos a realizar el recuento de dien- el esófago y el estómago se encuentra la válvula cardias, tes que tenemos, así como también a identificar todos un músculo situado en la entrada del estómago que sirve los elementos que forman la boca: mandíbula, encía, para impedir el reflujo de los alimentos ingeridos. dientes, lengua y saliva. Descripción de la actividad Seguidamente, pedimos que marquen cada tipo de diente en un caramelo blando para comprobar que tie- 1. Exploración de la boca y construcción de moldes con nen formas diferentes. Podemos comparar las marcas plastilina y caramelos blandos que han quedado sobre el caramelo y acordar una des- cripción para cada tipo de diente. Finalmente, sugeri- 2. Experimentación del recorrido que hace un trozo de mos a las niñas y los niños que modifiquen la primera pan dentro de la boca y cómo se desmenuza para poder maqueta construida para que se ajuste a las observa- llegar al estómago. ciones que se han hecho. 3. Elección consensuada sobre qué tubo representa 2. Experimentación del recorrido que hace un trozo mejor el esófago. de pan dentro de la boca y cómo se desmenuza para poder llegar al estómago Orientaciones didácticas A partir de las observaciones hechas y con la ayuda 1. Exploración de la boca y construcción de de nuestras preguntas tenemos que hacer reflexionar la maqueta con plastilina y caramelos blandos a los niños y las niñas sobre la función de cada uno de los dientes. Es necesario fijarse en las acciones que se Para poder comprender la función de digestión pode- desarrollan en la boca, por ejemplo, cuando comemos mos empezar por explorar las acciones que se produ- un trozo de pan. Así, podemos repartir un trozo de pan cen en la boca como primer paso para poder romper las a cada alumno para que ellos mismos presten atención largas cadenas de nutrientes que forman los alimentos. sobre las acciones que tienen lugar cuando mastican y Por eso, planteamos una primera actividad, donde el tragan. Para entender la función de la boca, podemos 24 guiar la observación formulando las siguientes pregun- el alimento sin tener que estar de pie (tumbados, sen- tas: ¿qué le pasa al trozo de pan cuando lo mastico?, tados, medio encorvados, etcétera)? y ¿el tubo que ha- ¿qué partes de la boca intervienen?, ¿el sabor del pan béis escogido nos permite ingerir trozos de comida más cambia a medida que voy masticándolo?, ¿qué noto grandes y más pequeños? cuando me trago el pan?, ¿por dónde pasa el pan des- menuzado? o ¿hacia dónde va? Para resolver estas cuestiones podemos hacer que com- prueben si con su propio cuerpo se pueden tragar un Es importante que consigamos que los niños y las niñas trozo de pan cuando están tumbados o sentados, y si es se den cuenta de que los incisivos son los dientes que posible tragarse trozos de pan de diferente tamaño. El han cortado el pan, los caninos, los que lo han rasga- objetivo es acabar acordando que el esófago tiene que do y los molares, los que han triturado con la ayuda de ser como el tubo A de la figura 8, que es blando y simula la saliva y la lengua, que también intervienen en este la musculatura que rodea al esófago y permite empu- proceso. También es necesario que hagamos notar que jar la comida, tragar sin tener que estar de pie e ingerir el trozo de pan se va desplazando, gracias a la acción alimentos de diferentes tamaños. Tenemos que subra- de la lengua, desde la parte más frontal hasta la parte yar que los otros dos tubos son demasiado rígidos y que, más interior de la boca. si fueran de esta manera, correríamos el peligro de que se nos quedara la comida en el esófago atascada, y que 3. Elección consensuada sobre qué tubo representa algunas de las acciones que hemos probado con el pro- mejor el esófago pio cuerpo no las habríamos podido hacer. De la misma forma, debemos destacar que necesitamos alguna es- Para introducir el concepto de esófago podemos utili- tructura que abra y cierre la boca del estómago, como si zar la última pregunta planteada, ¿por dónde pasa el fuera una puerta, para evitar que lo que comamos salga pan desmenuzado? y ¿adónde va? Fácilmente surgirá cuando hacemos la vertical o cuando nos tumbamos. la idea de que tenemos un tubo adonde va a parar la Podemos introducir, así, la función de la válvula cardias. comida. En este momento es muy importante que ha- gamos hincapié en la conexión entre la boca y el esófa- go para que los niños entiendan que todos los procesos que se han producido con anterioridad tienen sentido y A B C sirven para otros procesos posteriores. Para poder representar esta parte, pedimos al alum- nado que escoja cuál de los tres tubos proporcionados representa mejor el esófago. Por grupos tienen que po- Figura 8. Para representar el esófago presentaremos tres posibles nerse de acuerdo y argumentar la decisión, aunque el tubos: a) un tubo blando como los que se utilizan para recubrirlos maestro puede ayudar a los niños guiando la elección tubos de agua caliente de la calefacción; b) un tubo de PVC un poco más duro que el anterior; c) un tubo corrugado de PVC duro y a través de preguntas que ayuden a descartar algunos flexible. El tubo a) es el único que permite empujar la comida en el tubos: ¿el tubo que habéis elegido nos permite tragar interior del tubo. 25 Actividad 3 EL CAMINO DEL ESTÓMAGO A LOS INTESTINOS bayeta, piezas de gasa, construcción papel de cocina y plástico galleta tijeras cuchara bote de vidrio con tapa hilo vinagre cinta métrica trozo de pan Material para un grupo de cuatro personas: tengan en cuenta que, más allá de la digestión mecá- nica que se ha producido sobre todo en la boca, tam- 1 tarro de cristal con tapa, cuchara, vinagre, trozo de bién se da un proceso de digestión química cuando las pan, 1 galleta, 3 tijeras pequeñas de diferentes colores: cadenas que forman los nutrientes se rompen en sus verdes, rojas y amarillas, 16 piezas de construcción de unidades fundamentales gracias a la ayuda de las di- colores estilo Lego: 4 verdes, 4 rojas, 4 amarillas y 4 versas enzimas digestivas. azules, hilo, cinta métrica, 1 trozo de plástico, 1 trozo de bayeta, 1 trozo de papel de cocina y 1 trozo de gasa. En este momento de la secuencia, debemos tener en cuenta que al alumnado le pedimos un salto de esca- Las ideas científicas la porque tienen que pasar a imaginarse de qué están hechos los alimentos, lo cual siempre les presenta difi- Idea 3. En los intestinos se absorben los nutrientes y son cultades. Por lo tanto, será adecuado que las analogías transportados hacia la sangre que se proponen en las actividades se introduzcan de forma lenta y clara. Las ideas de los niños y las niñas También es importante reflexionar con el alumnado Como ya se ha indicado, es muy probable que los niños sobre si realmente existen “sustancias buenas” y “sus- y las niñas no tengan una idea clara de la estructura de tancias malas”, o lo que realmente pasa es que el cuer- los alimentos y de los nutrientes (alimentos formados po no dispone de ciertas enzimas para digerir algunas por nutrientes y nutrientes formados por piezas unidas de las sustancias presentes en los alimentos, como las entre ellas formando largas cadenas) y que tampoco fibras. 26 La explicación científica to, podemos preguntar a las niñas y a los niños: ¿qué creéis que hay dentro del estómago? En un momento Los alimentos que han sido desmenuzados en la boca u otro, surgirá la idea por parte del alumnado de que llegan al estómago, una bolsa musculosa llena de áci- cuando vomitamos nos sube un líquido con sabor áci- do. En esta bolsa, el alimento está en contacto con el do a la boca. Tenemos que aprovechar esta observa- ácido durante unas horas y las enzimas responsables ción cotidiana con el fin de explicar que el tarro simula de romper las cadenas de proteínas empiezan a actuar. el estómago, el pan troceado, los alimentos tal como A medida que el alimento se va deshaciendo llega a la saldrían por la boca y el vinagre, los líquidos ácidos que primera parte del intestino delgado, donde las enzimas hay en el estómago. que rompen los glúcidos empiezan a actuar, pero tam- bién las que provienen del hígado y del páncreas encar- Es importante preguntar a los alumnos: ¿qué creéis que gadas de digerir grasas. En este punto, los nutrientes se pasará después de dejar el pan dos horas en remojo en han roto en unidades más pequeñas, por lo que pierden vinagre? En el momento de realizar la observación po- su identidad química inicial, y esto permite que puedan demos invitarlos a observar y anotar detenidamente ser absorbidos por las paredes del intestino delgado. En cómo es el pan antes y después del experimento, para el intestino grueso se absorbe el agua y las sales mine- que se imaginen cómo se transforman los alimentos rales restantes. Finalmente, a través del ano se expulsa dentro del estómago. Haremos hincapié para que se todo lo que no se ha podido absorber. fijen sobre todo en la forma, la textura (entero, medio deshecho, deshecho) y el color. Descripción de la actividad 2. Representación de las enzimas y los nutrientes a 1. Preparación y observación del pan con vinagre partir de tijeras y piezas de construcción de colores 2. Representación de las enzimas y los nutrientes a par- La observación del experimento del pan y el vinagre tir de tijeras y piezas de construcción de colores. debe ir acompañada de un modelo para hacer más comprensible cómo las enzimas ayudan a digerir los 3. Comprobación del material que representa mejor el alimentos. En primer lugar, tenemos que regular la re- intestino delgado. presentación anatómica del estómago en la maqueta, a través de preguntas, para que los elementos elegi- 4. Elección de la mejor simulación de intestino grueso. dos por los niños se parezcan al máximo a una bolsa de plástico totalmente impermeable, dado que los jugos Orientaciones didácticas gástricos no pueden salir del estómago porque estro- pearían los tejidos circundantes. Podemos explicar que 1. Preparación y observación del pan con vinagre el estómago está rodeado de músculos que permiten el movimiento de los alimentos en su interior. A continua- Cuatro horas antes de la observación con los niños y las ción, debemos focalizar el trabajo en la parte fisiológi- niñas preparamos para cada grupo el experimento: en ca, es decir, en las funciones que tienen lugar en esta un tarro de cristal con tapa, recubrimos con vinagre un parte del aparato digestivo. Para ello, damos un con- pedazo de pan troceado. Para presentar el experimen- junto de piezas de construcción de colores a los niños y 27 las niñas y les explicamos que representan los nutrien- las cadenas de lípidos que hay en los alimentos. En este tes de un bocadillo de jamón: las piezas verdes repre- momento, también se debe señalar que existen sustan- sentan los glúcidos, las amarillas, las grasas, las rojas, cias que no se pueden romper simplemente porque no las proteínas y las marrones, la fibra. Explicamos que disponemos de las tijeras para hacerlo. Es el caso de la el objetivo del cuerpo humano es que las piezas queden fibra, que acabará siendo expulsada más adelante a separadas individualmente porque solo así pueden ser través del ano. absorbidas y transportadas. Pedimos a cada grupo que explique sobre la maqueta cómo y dónde creen que se En este punto, podemos hablar de que algunas intole- separan las piezas. rancias alimentarias, como la intolerancia al gluten o a la leche, son producidas por la falta de algunas enzi- Después de escuchar las explicaciones del alumnado, mas digestivas, lo que provoca que algunas sustancias tenemos que aprovechar para relacionar la observa- no se puedan digerir. ción del pan con la representación sobre la maqueta. Así, debemos aclarar que el ácido ayuda a que la comida 3. Comprobación del material que representa mejor se rompa en trocitos más pequeños, pero que los jugos el intestino delgado. gástricos son los responsables de romper los nutrientes para que puedan ser absorbidos más adelante. Por lo A partir de aquí, todos los nutrientes ya están prepara- tanto, introduciremos la idea de que las cadenas de nu- dos para ser absorbidos por los intestinos, porque he- trientes solo se pueden romper cuando hay unas enzi- mos conseguido romperlos en unidades más pequeñas. mas específicas para hacerlo y sugerimos una analogía El primer paso será trabajar la anatomía del intestino que puede ser útil para que los niños y niñas se imagi- delgado. Para ello, damos un hilo y una cinta métrica nen cómo funciona el cambio químico en su maqueta: a cada grupo para que comprueben los 7 metros que unas tijeras de colores que pueden cortar las piezas de mide el intestino y lleguen a la conclusión de que solo construcción de su mismo color. De este modo, las ti- puede caber dentro del cuerpo si lo enrollamos. jeras verdes son capaces de cortar solo las cadenas de glúcidos, las tijeras rojas solo pueden cortar las cadenas Seguidamente, hace falta conocer qué función realiza de proteínas y las tijeras amarillas, las grasas. dentro del proceso digestivo formulando la siguiente pregunta: ¿cómo debe estar hecho el intestino delgado A partir de aquí y siguiendo la analogía, hay que indicar para absorber los nutrientes? Para resolver la pregun- que las tijeras rojas, que rompen las proteínas, solo se ta invitamos a los alumnos a comprobar qué material encuentran en el estómago. En cambio, las tijeras ama- representa mejor el intestino delgado para cumplir su rillas y verdes, solo se localizan al principio del intestino función. Primero, pedimos que trituren una galleta con delgado, donde rompen las grasas y los lípidos. Es im- la ayuda de un poco de agua simulando todo el proce- portante conocer que en el primer tramo del intestino so que ha tenido lugar en la boca y el estómago. Cada delgado se vierten las enzimas digestivas proceden- grupo experimentará con los diferentes tipos de filtros tes del páncreas (el jugo pancreático) y del hígado (la (plástico, bayeta, papel de cocina y gasa) colocándolos, bilis) y que son las principales responsables de romper de uno en uno, encima de un vaso y vertiendo la galleta 28 4. Elección de la mejor simulación de intestino grueso. Una vez escogido el material que representa mejor el intestino delgado, buscaremos una analogía para in- troducir el intestino grueso. Para ello, nos centraremos en la parte de la mezcla de agua y galleta que ha que- dado encima de la gasa. De esta manera, preguntamos qué creen que pasa con lo que no se ha podido absorber y si creen que existe algún otro tipo de filtrado. Aprove- chando el resto de materiales del paso anterior (el plás- tico impermeable, el papel de cocina y la bayeta) pre- guntamos cuál es el mejor material para representar el intestino grueso en nuestro modelo. Haremos la prueba vertiendo el resto de sustancias que no han podido ser absorbidas por la gasa. Es necesario señalar que la fun- ción del intestino grueso es absorber el agua y las sales minerales, pero también expulsar todo aquello que no necesitamos. Por lo tanto, la sustancia que finalmente Figura 9. Experimento para poder comprobar cuál es el tipo de nos quedará en la bayeta o en el papel de cocina simula tejido más adecuado para representar el intestino. Ponemos el excremento. encima del vaso cuatro tipos de materiales: plástico, bayeta, papel de cocina y gasa. Ponemos encima de cada material una galleta triturada con un poco de agua y observamos qual tejido deja pasar el agua y qual tejido también deja pasar el sólido. disuelta. Deberán anotar los resultados de las obser- vaciones, tal como se muestra en la figura 9. De este modo, a partir de los resultados obtenidos pediremos un material para que represente cómo debe ser el in- testino delgado. El plástico no sería adecuado puesto que es impermeable y no deja pasar nada, el papel de cocina y la bayeta solo absorben el líquido, mientras que la gasa deja pasar el líquido y parte del sólido. Por lo tanto, el material más adecuado para representar las paredes del intestino delgado será la gasa, ya que permite dejar pasar parte de los nutrientes. 29 Actividad 4 EL CAMINO DE LOS INTESTINOS A LA SANGRE pajitas hilo de trocitos algodón de hilo agua con palillos azúcar alambre vaso Material para un grupo de cuatro personas: po humano y pensar que los niños y niñas, cuando em- pezamos el estudio de este aparato, tienen ideas muy 5 pajitas de color azul, 5 pajitas de color rojo, trocitos generales sobre su anatomía y fisiología. Seguramente de hilo, 1 vaso, agua con azúcar, alambre, palillos y hilos son capaces de identificar algunos de los constituyen- de algodón. tes de este aparato (corazón, venas) pero es muy pro- bable que no tengan una representación conceptual Las ideas científicas muy clara y precisa de cómo están hechas cada una de estas estructuras (corazón, arterias, vasos sanguíneos, Idea 1. Los alimentos están constituidos por unos nu- capilares), ni de qué funciones llevan a cabo. Sospecha- trientes básicos: glúcidos, lípidos y proteínas. mos que la mayoría de las niñas y los niños representan el sistema circulatorio como si fuera un sistema abier- Idea 4. El sistema circulatorio es el encargado de distri- to, donde los vasos sanguíneos pasan la sangre a los buir los nutrientes por todo el cuerpo. tejidos, sin tener en cuenta los capilares. Las ideas de los niños y las niñas La explicación científica Aunque prácticamente no hay estudios sobre las ideas Los nutrientes absorbidos en el intestino llegan a la del alumnado de primaria en relación con el aparato sangre a través de los capilares. Los capilares son unos circulatorio, no es muy atrevido hacer un paralelismo vasos muy pero que muy pequeños que permiten el in- con lo que pasa en el caso de otros aparatos del cuer- tercambio de sustancias entre los diferentes tejidos del 30 cuerpo y la sangre. Por lo tanto, la principal diferencia truir una explicación sobre cómo las niñas y los niños se de los capilares con respecto a los demás vasos san- imaginan el transporte de los nutrientes hacia los teji- guíneos es que son los únicos que son permeables. Los dos. El primer paso será pedir al alumnado que represen- nutrientes que llegan desde el intestino, por lo tanto, te cómo creen que los nutrientes viajan por el cuerpo a llegan a la sangre a través de los capilares. Los capila- partir del material del que disponen: pajitas azules y ro- res se van uniendo entre sí hasta formar venas peque- jas, hilos, alambre y palillos. Es importante que cada gru- ñas, y estas venas pequeñas se juntan entre ellas para po tenga libertad para poder expresar su modelo, ya que formar las grandes venas que llevan la sangre hasta solo de este modo podremos saber qué preguntas reali- el corazón. Desde el corazón, la sangre cargada de nu- zar para que los alumnos hagan evolucionar sus ideas. trientes es enviada hacia todo el cuerpo por medio de las arterias, que son los vasos sanguíneos que llevan la 2. Elección de la mejor representación de los vasos sangre desde el corazón hasta los tejidos. Estas arterias sanguíneos: arterias, venas y capilares se subdividen en arterias cada vez más y más pequeñas hasta construir los capilares. Los capilares liberan los Una vez puesta en común la primera representación nutrientes en las células de los tejidos, como por ejem- con todo el grupo clase, es momento de intervenir para plo los músculos, pero a la vez reciben las sustancias de ayudar a identificar y distinguir los tres tipos de vasos rechazo generadas por los propios tejidos. sanguíneos, arterias, venas y capilares, y comprender su función. Explicamos que los capilares son los encar- Descripción de la actividad gados de recibir y liberar los nutrientes de la sangre ha- cia los tejidos y que los intestinos están llenos de estos 1. Ideas previas: ¿cómo viajan los nutrientes por el cuer- capilares para que los nutrientes puedan entrar en el po? torrente sanguíneo. También explicamos que los capi- lares son, a la vez, los encargados de liberar los nutrien- 2. Elección de la mejor representación de los vasos san- tes para que las células de los tejidos los puedan ab- guíneos: arterias, venas y capilares sorber, es decir, son el lugar concreto donde se produce el intercambio de sustancias con todos los tejidos del 3. Creación de una historia consensuada sobre el viaje cuerpo (pulmones, cerebro, músculos, piel, etcétera). de los nutrientes por la sangre A partir de aquí, los alumnos tendrán que elegir qué ma- Orientaciones didácticas terial representa mejor cada tipo de vaso sanguíneo. Para poder realizar la elección hacemos el experimento 1. Ideas previas: ¿cómo viajan los nutrientes por siguiente: disolveremos agua con azúcar simulando la el cuerpo? sangre (el agua) y los nutrientes que transporta (el azú- car disuelto) para observar qué pasa con los diferentes A partir de la maqueta realizada en la actividad 1, “Ex- materiales cuando se mojan. De este modo, observa- ploración de las ideas de los niños y las niñas sobre el mos que las pajitas son impermeables y dejan pasar el camino de los nutrientes”, esta actividad propone cons- líquido por su interior. El alambre también tiene esta 31 propiedad, pero sin dejar pasar el líquido. En cambio, • ¿Cómo se liberan los nutrientes para que las célu- los palillos pueden llegar a absorber una pequeña can- las de los tejidos los puedan absorber? tidad de agua con azúcar, pero solamente son los hilos los que quedan empapados de esta disolución. Si queremos evaluar todo el camino podemos sugerir que a través de su explicación respondan a más pre- Por lo tanto, a partir de estas observaciones podemos guntas que tengan que ver con las demás etapas del acordar que las venas y las arterias, que se encargan camino de los nutrientes donde se deban aplicar los de transportar la sangre por todo el cuerpo, pueden contenidos aprendidos. ser representadas por pajitas de diferentes colores (por ejemplo, las azules representan las venas y las rojas, las arterias). Por otra parte, podemos determinar que el mejor material para representar los capilares son los hilos que quedan empapados de agua con azúcar. 3. Creación de una historia consensuada sobre el viaje de los nutrientes por la sangre Una vez construida la parte de la maqueta que repre- senta el aparato circulatorio podemos pedir a las ni- ñas y los niños que construyan una explicación escrita u oral de cómo funciona el cuerpo humano, utilizando la maqueta como apoyo y referencia. Puede ser útil proponerles que responda a las siguientes preguntas: • ¿Cómo pasan a la sangre los nutrientes absorbidos? • ¿Qué función tienen los capilares si nos los imagi- namos como hilos permeables? • ¿Por qué las venas y las arterias las representamos con un material impermeable? • ¿Cómo es que la sangre puede llegar a todas las partes de nuestro cuerpo? ¿Quién la ayuda? • Figura 10. Maqueta para explicar el camino de los nutrientes ¿Quién transporta la sangre cargada de nutrientes al alumnado de primaria, en el marco de las investigaciones hacia el corazón? preparadas para el curso “Pequeños talentos científicos”. 32 La experiencia de la escuela SEAT en el curso de formación de Pequeños talentos científicos Alejandro Montesinos fue maestro de la escuela SEAT aparato digestivo, los niños y las niñas fueron capa- el curso 2016-17, y con el grupo de 5.º de educación pri- ces de entender mejor los procesos por los que pasa maria llevó a cabo una investigación sobre el camino un alimento hasta llegar a cada parte del cuerpo. de los nutrientes. A continuación nos explica qué supu- Una vez aplicados, también nos sirvieron para crear so la experiencia para él y su alumnado. una maqueta definitiva entre todos los alumnos de la clase, dejando que cada grupo se encargara de la A la hora de escoger el tema nos fue un poco compli- parte correspondiente al experimento que habían cado; era la primera vez que trabajaba con esta me- hecho. De este modo, el alumnado pudo entender todología y no sabía exactamente los parámetros que de una manera muy significativa el funcionamiento había que seguir. Los niños y las niñas tenían muchos del aparato digestivo, además de descubrir muchas tipos de preguntas diferentes, pero la mayoría trata- cosas relacionadas con el funcionamiento del cuer- ban de saber cómo un ser humano puede crecer. po humano, ya que los alumnos mostraban mucho interés por saber más cosas sobre el tema. Nos propusimos, pues, empezar a hacer nuestras hi- pótesis, todas ellas muy variadas. Para el alumnado El hecho y la experiencia de irlo a presentar en el era un proceso diferente, más estimulante y moti- CosmoCaixa también fue un factor determinante, vador, ya que estaban acostumbrados a recibir las puesto que les hacía mucha ilusión poder explicar- típicas clases magistrales. Para ellos, eso era como lo allí. De hecho, fueron bastantes los alumnos que no trabajar. Para mí también era mucho más enri- se presentaron voluntarios para ser los encargados quecedor y divertido. de presentar el proyecto. El proceso de selección también fue voluntario; todos aquellos que querí- A la hora de trabajar, la forma propuesta fue que an explicarlo el día del acto se prepararon la expo- primero cada niño de manera individual pensaba su sición del Power Point que habíamos hecho entre hipótesis, después la compartía con la pareja de la toda la clase como conclusión del trabajo realizado mesa y finalmente los cuatro miembros de la mesa durante aquel tiempo. Los propios alumnos fueron ponían sus hipótesis en común y extraían una hipó- el jurado para elegir quiénes serían los tres repre- tesis definitiva. Al hacer las hipótesis, planteaban sentantes de la clase. Finalmente, salieron algunos el recorrido que debía seguir la pasta por el cuerpo alumnos a los que les daba mucha vergüenza ha- para que se transformara y nos hiciera crecer. Con cerlo. ¡Sin embargo fueron capaces de superar el las hipótesis definitivas puestas en común por cada reto! grupo de cuatro alumnos, construyeron unas ma- quetas utilizando material variado (reciclado que Como conclusión diría que tanto para el alumnado habían ido trayendo ellos mismos de casa: plastili- como para el profesorado fue una experiencia muy na, papel de celofán, etcétera). interesante y enriquecedora. Eso sí, requiere la vo- luntad del maestro para formarse y prepararse muy A partir de unos experimentos enfocados a des- bien toda la serie de sesiones y experimentos y para cubrir el funcionamiento de las diferentes partes del estar abierto a experimentar con los alumnos. 33 El camino de los gases: cuando el problema es la respiración y los latidos del corazón dióxido oxígeno de carbono energia Figura 1. Esquema del camino de los gases, donde se explicita cómo los gases entran, se procesan y son usados para obtener energía. El camino de los gases explica cómo el ser humano ins- ma circulatorio. Precisamente, el camino de los gases pira los gases del exterior, los conduce hasta los pul- nos servirá para unir todos los órganos y estructuras mones y desde allí transporta el oxígeno a través de la internas que participan en todos aquellos procesos que sangre hasta todas las partes del cuerpo. Además, tiene tienen que ver en cómo los gases son utilizados por el que ayudar a aclarar cómo el cuerpo humano expulsa el cuerpo humano. dióxido de carbono proveniente de todos los tejidos. La construcción de este camino tiene que servir para res- Entender el camino de los gases desde el punto de ponder a todas aquellas preguntas que tienen que ver vista del modelo del cuerpo humano con la respiración y con el ritmo de los latidos del cora- zón. Los centros educativos que han participado en el Diferenciar entre aire y gases programa Pequeños talentos científicos han utilizado este camino para responder a algunas preguntas, como Como en el caso del camino de los nutrientes, el camino ¿cómo es que cuando corro respiro más fuerte?, ¿por qué de los gases forma parte de la función de nutrición. Por cuando hago ejercicio el corazón me late más rápido? lo tanto, este camino explica cómo el cuerpo humano hace llegar a todas las células del cuerpo aquellas sus- Para dar respuesta a estas preguntas hay que trabajar tancias externas necesarias –en este caso algunos ga- de forma integrada el aparato respiratorio y el siste- ses– para que puedan realizar todo lo necesario para 34 sobrevivir. Aparte de los nutrientes básicos, las células sistema circulatorio y llega a las células de los tejidos, que forman los tejidos de nuestro cuerpo necesitan oxí- así como el transporte del dióxido de carbono desde geno para poder llevar a cabo la respiración celular. los tejidos donde se genera hasta los pulmones. Durante la respiración celular, los glúcidos combinados con el oxígeno generan la energía que las células nece- La inspiración y la expiración sitan para poder efectuar sus funciones vitales. En el proceso de respiración celular, las células generan otro En la inspiración, el aire que se encuentra en el exterior gas, el dióxido de carbono, que se convierte en un pro- del cuerpo entra hasta los pulmones. Los pulmones son ducto de rechazo que hay que eliminar del cuerpo, ya dos órganos formados por tejido esponjoso y con forma que en altas cantidades puede llegar a ser tóxico. de saco que tenemos dentro de la caja torácica, pro- tegidos por las costillas. El aire entra en los pulmones Por lo tanto, es importante distinguir entre aire y gases. como consecuencia del movimiento de un músculo, el El aire que nos rodea está formado por diferentes gases. diafragma, que está situado justo en la parte inferior Los dos gases más abundantes en el aire son, por una de la caja torácica. Cuando el diafragma se contrae, parte, el nitrógeno, que representa el 78 % del aire y, por la caja torácica aumenta de volumen y, como conse- la otra parte, el oxígeno, que representa el 21 %. El 1 % cuencia, el aire del exterior entra hacia dentro. Cuan- restante está formado por varios gases, como el argón, do el diafragma se relaja, la caja torácica disminuye de el dióxido de carbono o el agua en estado gaseoso, entre volumen y el proceso se produce a la inversa. muchos otros. De todos los gases que constituyen el aire, las células de los tejidos humanos solo utilizan el oxígeno Así, a través del movimiento del diafragma, el aire en- para hacer la respiración celular y obtener energía. tra desde fuera hacia dentro del cuerpo humano y pasa por diferentes órganos. El primer órgano implicado en En resumen, el cuerpo humano dispone de una serie de el trayecto es la nariz, que consta de dos agujeros que órganos que le permiten obtener oxígeno del exterior, conducen a una cavidad interna, las fosas nasales. La llevarlo a todas las células de los tejidos del cuerpo y parte interna de la nariz está llena de pequeños pelos y eliminar el dióxido de carbono que se genera. En con- mucosidades que ayudan a filtrar el aire de partículas creto, estos órganos se agrupan en dos sistemas: el sólidas. La fosa nasal es una cavidad llena de pliegues aparato respiratorio y el sistema circulatorio. El cami- y repliegues para facilitar que el aire no entre directa- no de los gases se puede organizar en dos procesos: mente hacia la faringe y así tenga tiempo de calentarse. • La inspiración y la expiración, que explican cómo A continuación de las fosas nasales, el aire llega a la fa- el aire entra desde la nariz hasta los pulmones y ringe. La faringe es una estructura en forma de tubo que cómo el dióxido de carbono es expulsado por la na- conecta la cavidad bucal y las fosas nasales con el esó- riz desde los pulmones hacia el exterior. fago (aparato digestivo), y la laringe y la tráquea (apa- rato respiratorio). Dado que se conectan los dos apara- • El transporte de los gases por la sangre, que descri- tos en el mismo tubo, existe el peligro de que al deglutir be cómo el oxígeno pasa desde los pulmones hasta el el alimento se desvíe hacia el aparato respiratorio en 35 vez de ir hacia el aparato digestivo. Para evitarlo, cosa Externamente, los pulmones son dos sacos membrano- que provocaría la muerte por atragantamiento, hay un sos, pero internamente están formados por una red de pequeño cartílago, la epiglotis, que cierra el espacio de tubos y sacos que hacen que su superficie sea mucho contacto existente entre la faringe y la laringe cuando mayor. De esta manera, los dos bronquios principales se se deglute y que queda abierto cuando se respira. dividen en muchos bronquios secundarios que, a su vez, se van haciendo cada vez más pequeños. Al final de las A continuación, el aire llega a la laringe, donde se en- ramificaciones de los bronquios, se encuentran los al- cuentran las cuerdas vocales, unos músculos que nos veolos, una especie de sacos pequeños, que es donde se permiten emitir los sonidos del habla, y desciende has- produce el intercambio de oxígeno y dióxido de carbono ta la tráquea. Anatómicamente, la laringe y la tráquea entre el aparato respiratorio y el sistema circulatorio. se sitúan por delante del esófago. La tráquea es un tubo de unos 12 centímetros de longitud y unos 2 centíme- Segunda etapa: el transporte de oxígeno y de dióxido tros de diámetro que conecta la laringe y los bronquios, de carbono a través de la sangre y está formado por múltiples anillos cartilaginosos. La tráquea se divide en dos bronquios principales, que son Una vez el aire cargado de oxígeno llega a los alveolos los que aportan el aire hasta los pulmones. se efectúa el intercambio de gases. Los alveolos están rodeados de capilares que llevan una carga elevada de dióxido de carbono que proviene de las células de los tejidos de todo el cuerpo y que es transportada por la arteria pulmonar. De este modo, el aire cargado de fosas nasales oxígeno de los alveolos entra en la sangre por los ca- pilares, mientras que la sangre de los capilares pasa el dióxido de carbono a los alveolos. faringe De hecho, el oxígeno no se disuelve directamente en lengua el “líquido” sanguíneo, sino que es transportado por epiglotis unas células específicas, los hematíes o glóbulos rojos, que son los responsables del transporte del oxígeno y del dióxido de carbono. Los capilares que provienen de los pulmones y que llevan la sangre oxigenada se van cuerdas vocales unificando hasta transformarse en venas, que se fusio- laringe narán hasta convertirse en las venas pulmonares que esófago desembocan en el corazón. tráquea Hay que tener en cuenta que el corazón de los seres hu- manos está dividido en dos mitades. De este modo, la Figura 2. Ilustración de la parte superior del aparato respiratorio y sangre que llega a la mitad izquierda del corazón no se del aparato digestivo. 36 sangre cargada de dióxido de carbono mezcla con la sangre que llega a la mitad derecha. Si sangre cargada visualizáramos la circulación sanguínea como un todo de oxígeno tendría forma de 8, tal como muestra la figura 13. Las venas que llevan la sangre desde los tejidos hasta el corazón siempre entran por la parte superior del cora- zón, mientras que las arterias, que son las que llevan la sangre desde el corazón hasta los tejidos, siempre salen pulmones por la parte inferior. Las venas que llegan de los pulmones cargadas de oxí- geno entran por el lado izquierdo del corazón. El corazón impulsa la sangre oxigenada por todo el cuerpo por una arteria, la arteria aorta, que sale del mismo lado izquier- do. La arteria aorta se ramifica en otras arterias más pequeñas que llegan a todo el cuerpo. Las arterias se transforman en capilares, que son los que intercambian el oxígeno con las células de los tejidos. Las células de los tejidos de todo el cuerpo reciben el oxígeno de estos ca- corazón pilares y sueltan en la sangre todo el dióxido de carbono, que queda como residuo de la respiración celular. Esta sangre cargada de dióxido de carbono que hay en los capilares desemboca en muchas pequeñas venas de todo el cuerpo, que se van uniendo hasta formar gran- des venas, que son las que aportan la sangre al corazón por el lado derecho. La arteria que sale por el lado de- recho cargada de dióxido de carbono es la que llevará la sangre hasta los capilares que hay alrededor de los alveolos y que permiten el intercambio de gases. Las ideas de las niñas y los niños en relación con los órganos y los procesos implicados en el camino de los gases Figura 3. Esquema de la Las ideas y los razonamientos de las niñas y los niños circulación pulmonar y de primaria sobre la respiración han sido mucho menos de la circulación sistémica estudiados que las ideas y razonamientos sobre los ór- 37 circulación sistémica circulación pulmonar ganos y los procesos vinculados a la función de nutri- es necesario para vivir, pero no saben cuál es el papel ción, especialmente a la (Toyama, 2000) digestión. En que realmente tiene en el funcionamiento del cuerpo general, las niñas y los niños no encuentran tantos pro- humano. blemas en la respiración, como en la alimentación y la digestión. Eso puede ser debido a dos factores: a) tienen Anatómicamente, identifican los pulmones como los más percepciones reales sobre la alimentación (comida, órganos más relevantes en relación con la respiración, masticar, ruidos y movimientos de los intestinos, etcé- pero tienen un conocimiento mucho menos concreto tera) que sobre la respiración, y b) reciben mucha más del resto de órganos que forman el aparato respirato- información de su entorno social y familiar sobre la ali- rio. Los estudios que se han hecho a partir del análisis mentación y la digestión que sobre la respiración. de los dibujos de los niños y las niñas muestran que hay una cierta variedad en sus dibujos sobre el aparato Los estudios disponibles muestran que las niñas y los respiratorio, pero normalmente desde los 6-7 años ya niños, y también muchos adultos, aplican el término incluyen los pulmones y también una conexión con el respiración, o respirar, al intercambio de gases, es de- exterior. Asimismo, es frecuente que dibujen conexiones cir, a la entrada de oxígeno en el cuerpo a través de la entre los pulmones y otros órganos como el corazón, o el inspiración y a la salida de gases a través de la expira- estómago, de manera que no consideran los pulmones ción. Aunque lo que se inspira es aire, las niñas y los ni- como los únicos órganos implicados en la respiración. ños enseguida tienen bastante claro que el gas que el cuerpo necesita es el oxígeno. Por el contrario, no está Ideas que hay que trabajar sobre el camino de los gases tan claro que identifiquen de forma específica cuáles son los gases que salen del cuerpo hacia el exterior. Por Desde nuestro punto de vista, las ideas más importan- eso es importante que, cuando en la escuela se trabaje tes que hay que construir a través del camino de los ga- la respiración, se vaya más allá de esta idea de respira- ses son las siguientes: ción como intercambio de gases y se haga referencia al papel que realmente tiene el oxígeno en la obtención de Idea 1. El aire está compuesto por varios gases; de energía en cada una de las células, lo que también pone todos ellos, el cuerpo humano solo utiliza el oxígeno. de manifiesto la necesidad de que el oxígeno sea trans- Esta idea hace referencia tanto a comprender que el portado de algún modo por todo el cuerpo. aire es una mezcla de gases como a entender que no todo el aire que entra en los pulmones es aire que utili- En términos generales, el alumnado desde los 6-7 años zamos en la respiración. reconoce fácilmente la importancia de la respiración, y sabe que el hecho de no respirar, como el hecho de no Idea 2. El aparato digestivo y el aparato respiratorio comer, tiene graves consecuencias para el cuerpo. Sin comparten la primera parte del camino, pero en la embargo, la investigación muestra que son más cons- laringe hay un músculo que separa los dos aparatos. cientes de los cambios que se producen en los alimen- Esta idea hace referencia sobre todo a comprender el tos que de lo que le ocurre al oxígeno que respiramos. tramo inicial de los dos aparatos y que la separación se Así pues, todas las niñas y los niños saben que el oxígeno da en la laringe. 38 Idea 3. El aire entra y sale de los pulmones como con- Idea 4. El oxígeno llega a la sangre desde los alveo- secuencia del movimiento de un músculo, el diafrag- los que hay en los pulmones, la circulación pulmonar ma, que tenemos justo en la parte inferior de la caja hace que el oxígeno llegue al corazón y de allí se dis- torácica. Esta idea hace referencia a entender que es tribuya a todo el cuerpo. Esta idea tiene que ver con el el movimiento muscular del diafragma lo que provoca papel de los vasos sanguíneos en el transporte de los que el aire entre dentro de los pulmones. gases y con la importancia de los capilares, que gracias a su permeabilidad dejan entrar y salir sustancias del aparato circulatorio. Activitat 1. Activitat 2. Activitat 3. Activitat 4. Exploración de El camino del Cómo entra el El camino de las ideas de los aire hasta los aire hasta los los gases en la niños y las niñas pulmones pulmones sangre sobre el camino de los gases Idea 1. El aire está compuesto por varios gases; de todos ellos, el cuerpo humano solo utiliza el oxígeno. Idea 2. El aparato digestivo y el aparato respiratorio comparten la primera parte del camino, pero en la laringe hay un músculo que separa los dos aparatos. Idea 3. El aire entra y sale de los pulmones como consecuencia del movimiento de un músculo, el diafragma, que tenemos justo en la parte inferior de la caja torácica. Idea 4. El oxígeno llega a la sangre desde los alveolos que hay en los pulmones, la circulación pulmonar hace que el oxígeno llegue al corazón y de allí se distribuya a todo el cuerpo. 39 Actividad 1 EXPLORACIÓN DE LAS IDEAS SOBRE EL CAMINO DE LOS GASES hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano material de dibujo Material para un grupo de cuatro personas: Descripción de la actividad Hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano , làpi- 1. Presentación de la investigación sobre el camino de ces de colores y material para dibujar los gases. Las ideas científicas: 2. Exploración de las ideas del alumnado sobre la ana- tomía del aparato respiratorio. Idea 2. El aparato digestivo y el aparato respiratorio comparten la primera parte del camino, pero en la la- 3. Exploración de las ideas del alumnado sobre el fun- ringe hay un cartílago que separa los dos aparatos. cionamiento del aparato respiratorio . Idea 4. El oxígeno llega a la sangre desde los alveolos que hay en los pulmones, la circulación pulmonar hace que el oxígeno llegue al corazón y de allí se distribuya a todo el cuerpo. 40 Orientaciones didácticas dibujar estos recorridos les damos una silueta del cuer- po humano. 1. Presentación de la investigación sobre el camino de los gases 3. Exploración de las ideas del alumnado sobre el funcionamiento del aparato respiratorio Es necesario que la investigación se enmarque a través de una pregunta cuya respuesta tendría que ser una A continuación, podemos iniciar una charla para que explicación que ayude a comprender cómo funciona el los niños expliquen cómo funciona el aparato respira- camino de los gases en el cuerpo humano. Tanto si es a torio. Además, es necesario que profundicemos en sus través de preguntas formuladas por los propios niños ideas sobre la conexión entre el aparato respiratorio y y niñas como a partir de una pregunta generada por el sistema circulatorio a través de algún hecho cono- el docente, es necesario que las preguntas conduzcan cido, como por ejemplo: todos sabemos que cuando a explicaciones como, por ejemplo, las preguntas que hacemos ejercicio respiramos más y el corazón nos late se hicieron en las investigaciones de Pequeños talen- más rápido, ¿por qué os imagináis que pasa eso?, ¿cómo tos científicos: ¿cómo es que cuando corro respiro más creéis que están conectados los pulmones y el corazón?. fuerte?, ¿por qué cuando hago ejercicio el corazón me late más rápido?. 2. Exploración de las ideas del alumnado sobre la anatomía del aparato respiratorio Podemos empezar haciendo reflexionar a los alumnos sobre las partes del cuerpo que intervienen en la inspi- ración, partiendo de su propia experiencia. Para guiar esta investigación, hará falta que formulemos pregun- tas, como por ejemplo: ¿por dónde entra el aire?, ¿si nos tapamos la nariz, podemos respirar?, ¿y si nos tapamos la boca?, ¿por dónde pasa el aire?, ¿adónde va?, ¿qué notamos cuándo inspiramos?, ¿y cuándo expiramos?. A partir de esta primera observación, pediremos a los alumnos que hagan dos dibujos utilizando dos co- lores diferentes: a) de color azul todos aquellos tubos y aparatos por donde pasa el aire cuando entra en el cuerpo humano; b) de color rojo todos aquellos tubos y aparatos por donde pasa la comida cuando entra en el cuerpo humano hasta el estómago. Para ayudarlos a 41 Actividad 2 EL CAMINO DEL AIRE HASTA LOS PULMONES goma lápiz modelos 1, 2 y 3 Material para un grupo de cuatro personas: recen representaciones con una completa desconexión entre ambos aparatos, o de otras en las que no hay dis- Representaciones de los modelos 1, 2 y 3, goma y lápiz. tinción entre uno y otro aparato. Lo que es bastante probable es que no aparezca ninguna representación Las ideas científicas del alumnado que se corresponda exactamente con la anatomía de este tramo. Idea 1. El aire está compuesto por varios gases, de los cuales el cuerpo humano sólo utiliza el oxígeno. La explicación científica Idea 2: El aparato digestivo y el respiratorio comparten El aparato digestivo y el aparato respiratorio compar- la primera parte del camino, pero en la laringe hay un ten el primer tramo de recorrido hasta la laringe, donde cartílago que separa los dos aparatos. se separan en dos tubos diferentes. Para evitar que la comida entre en las vías respiratorias, existe un mús- Las ideas de los niños y las niñas culo, la epiglotis, que cierra el conducto respiratorio cuando tragamos. Algunos estudios han puesto de manifiesto que los alumnos no conocen con suficiente detalle la anatomía Descripción de la actividad de la parte inicial de los aparatos digestivo y respirato- rio. Esto se puede ver en las diversas representaciones 1. Clasificar los posibles modelos según sus semejanzas de este tramo que se describen más abajo, donde apa- y diferencias. 42 2. Examinar y discutir los modelos seleccionados para A partir de nuestras intervenciones procuraremos que comprobar su funcionamiento verificando hipótesis y el alumnado pueda realizar una buena clasificación creando un modelo consensuado entre todo el grupo donde se recojan todas y cada una de las hipótesis de clase. cada grupo para poder verificarlas más adelante. Por ejemplo, puede haber niños y niñas que crean que el Orientaciones didácticas modelo 1 y el modelo 2 se pueden agrupar en la misma categoría, ya que pueden representar una misma idea: 1. Clasificar los posibles modelos según sus un solo tubo conectado por la boca y la nariz. Podemos semejanzas y diferencias. intervenir para ayudar a identificar que no simbolizan la misma idea, ya que tienen finales diferentes. Una vez Uno de los objetivos de esta actividad es que los alum- clasificados todos los dibujos, es necesario ponerse de nos conozcan y discutan sobre las representaciones del acuerdo sobre cuál representa mejor cada categoría o, resto de grupos para poder cambiar su representación si es necesario, crear dibujos nuevos que agrupen las inicial expresada en la actividad 1, “Exploración de las mismas ideas. El objetivo final es disponer de dos o tres ideas de los niños y las niñas sobre el camino de los ga- modelos para poder analizarlos más profundamente. ses”. Para ello, iniciaremos un coloquio donde cada gru- po expondrá el dibujo donde ha representado su mode- 2. Examinar y discutir los modelos seleccionados lo y favoreceremos las interacciones entre las niñas y para comprobar su funcionamiento verificando los niños con la intención de encontrar las semejanzas hipótesis y creando un modelo consensuado entre y diferencias entre cada una de las representaciones. todo el grupo clase. La finalidad de este diálogo es poder clasificar todos los dibujos en modelos más generales que engloben los La finalidad de haber categorizado las hipótesis iniciales rasgos más característicos de todas las ideas previas. de todos los grupos en tres modelos es para obtener un Un ejemplo de agrupación podría ser el siguiente: único modelo consensuado entre todos que represen- te cuál es el trayecto que hace el aire hasta llegar a los Figura 14. pulmones. Para ello, pondremos a prueba cada modelo mediante el diálogo para cuestionar los puntos débiles de cada representación e incorporar nuevos conceptos creando incoherencias a partir de la observación. Para poner a prueba los dibujos del alumnado que son semejantes al modelo 1, primero hará falta que los alumnos que han expresado esta representación lo Modelo 1, con Modelo 2, un único Modelo 3, con dos tubos, expliquen. Para evaluarlo, podemos recuperar las ob- un único tubo que tubo que comunica uno que sale de la nariz y servaciones iniciales sobre el hecho de que respiramos comunica la nariz la nariz y la boca. llega a los pulmones y el y la boca y llega a otro que sale de la boca por la nariz y por la boca, y podemos hacer notar que el los pulmones. y llega al estómago. modelo que presentan es válido con respecto a la cone- 43 xión de estos dos órganos. Pero también tenemos que • Tampoco podemos tener dos tubos independientes hacer ver algunas incoherencias mediante preguntas porque no podemos tragar y respirar al mismo tiempo. como: ¿si la boca y la nariz están conectadas, el aire y el alimento viajan por el mismo tubo?, ¿qué pasa con los A partir de aquí, el maestro formula las siguientes pre- alimentos?, ¿también llegan a los pulmones?. Estas pri- guntas: ¿qué hace que la comida no entre en el tubo meras observaciones tienen que ayudar a comprender equivocado y que la comida no baje hasta los pulmo- que las representaciones parecidas a los modelos 1 y 2 nes?, ¿qué nos puede ir bien para evitar que la comida son incompletas, ya que los alimentos no llegan a los baje a los pulmones?, ¿cómo lo podríamos representar? pulmones y, por lo tanto, es necesario que haya dos tu- Seguramente surgirá la idea de que tenemos una es- bos diferentes: uno para el aparato respiratorio y otro pecie de puerta o trampilla que se abre y se cierra. En para el aparato digestivo. ese momento, podemos introducir el nombre científico de este pequeño cartílago, la epiglotis, que se abre y se A partir de este primer descubrimiento se puede pasar a cierra para dirigir la comida y el aire en la dirección co- comprobar todas aquellas representaciones de las niñas rrecta. y los niños parecidas al modelo 3, en el que hay un tubo para cada acción: respirar y comer. Siguiendo la misma Figura 15. El modelo 4, con dos dinámica anterior, volvemos a guiar el análisis mediante tubos que comparten la parte inicial del recorrido, pero que se separan preguntas y pequeñas comprobaciones. En primer lugar después de la epiglotis. podemos indicar que, en el modelo 1 fijaros que hay un tubo conectado con la boca i la nariz para poder respi- rar por los dos órganos. ¿Podríamos respirar por la boca y la nariz, si fuese como el modelo 3?. En segundo lugar, podemos destacar que el modelo 3 nos permite tragar y nariz respirar al mismo tiempo. ¿Podemos hacerlo nosotros? ¿Cuando masticamos podemos respirar? boca Estableciendo este tipo de diálogos se llegará a la con- faringe clusión de que el M3 también es incompleto, ya que no podemos tragar y respirar al mismo tiempo. epiglotis laringe Para poder construir un nuevo modelo a partir de las esófago rectificaciones, es necesario que vayamos recopilando tráquea todas las ideas que han ido surgiendo fruto de la inves- tigación: • No podemos tener un solo tubo porque el alimento iría a parar a los pulmones. 44 Actividad 3 CÓMO ENTRA EL AIRE HASTA LOS PULMONES botella de plástico pistola guante de látex de silicona tijeras globo pajitas cinta aislante Material para un grupo de cuatro personas: oxígeno que se produce en cada una de las células, sino que lo entienden como la acción de hacer entrar oxíge- 1 botella de plástico, 2 globos , 2 pajitas, guante de là- no en el cuerpo a través de la inspiración, y de expulsar tex, cinta aislante, tijeras y pistola de silicona. gases del cuerpo al exterior a través de la expiración. Las ideas científicas A pesar de esta concepción, la investigación también ha puesto de manifiesto el desconocimiento que tienen Idea 3: El aire entra y sale de los pulmones como conse- los niños y las niñas del proceso concreto que permi- cuencia del movimiento de un músculo, el diafragma, te la inspiración y la expiración, así como los órganos que tenemos justo en la parte inferior de la caja torá- que están implicados en el mismo. En este sentido, es cica. destacable el hecho de que los dibujos que los niños y las niñas hacen inicialmente sobre las partes y el fun- Las ideas de los niños y las niñas cionamiento del aparato respiratorio no tienen nunca Los estudios sobre las ideas de los niños y las niñas en cuenta el papel tan importante que desempeña el muestran que no conciben la respiración como la ac- diafragma. tividad de producción de energía a través del uso del 45 La explicación científica 2. Hacemos el experimento sobre la caja torácica El aire entra en el interior de los pulmones como conse- Para poder entender y modelizar cómo el aire entra y cuencia del movimiento del diafragma, un músculo que sale de los pulmones proponemos elaborar una pe- tenemos en la caja torácica. Cuando inspiramos, este queña maqueta donde cada material utilizado co- músculo se mueve y hace que la caja torácica gane vo- rresponderá a una parte del cuerpo. Cada grupo será lumen, hecho que provoca que el aire de fuera del cuer- responsable de crear su maqueta al mismo tiempo que po entre hacia dentro. En la expiración, el proceso es a el maestro; mediante preguntas, irá construyendo las la inversa, la caja torácica pierde volumen y el aire es analogías entre los materiales usados y los órganos del expulsado de los pulmones. cuerpo humano. Descripción de la actividad Para introducir el experimento plantearemos las pre- guntas siguientes: ¿qué tubo hace llegar el aire a los 1. Observamos la respiración pulmones?, ¿con qué material lo podríamos represen- tar?, si tenemos dos pulmones, ¿cómo llega el aire a 2. Hacemos el experimento sobre la caja torácica cada uno de ellos? A partir de aquí, introducimos los conceptos de tráquea y bronquios creando dichas es- 3. Damos sentido a la maqueta tructuras con pajitas, una de ellas para representar la tráquea y las dos mitades restantes de la segunda pa- Orientaciones didácticas jita para los dos bronquios. Para conectar los dos bron- quios con la tráquea cortamos los extremos en sesgo y 1. Observamos la respiración los unimos con cinta aislante creando una estructura en forma de Y. En los extremos de los bronquios unimos Con todo el grupo clase realizamos un ejercicio de rela- los dos globos, también con cinta aislante, tal como se jación y de observación de la respiración. Con las luces puede observar en la parte B de la figura 16. de la clase apagadas, pedimos a las niñas y a los niños que cierren los ojos y se concentren en la respiración. Es importante que el alumnado sepa localizar dónde Les indicamos que se fijen en cómo el aire entra por la tenemos los pulmones. Por eso hay que hablar del con- nariz, baja hasta la barriga y se hinchan los pulmones. A cepto de caja torácica, protegida por las costillas, que continuación, pedimos que estén atentos al movimien- es donde se encuentran los pulmones. También es nece- to inverso, cómo se deshinchan los pulmones, sube el sario que elijan, entre los objetos de los que disponen, el aire y sale por la nariz. Insistimos en que se concentren material que puede representar mejor esta cavidad (la sobre todo en el movimiento de la barriga. Una vez botella). Para integrar este nuevo elemento cortamos acabado este ejercicio de observación de la respira- la parte inferior de la botella y realizamos un pequeño ción, consensuamos todos aquellos movimientos que agujero en la parte central del tapón que sea del mis- hayamos notado en el cuerpo vinculados con la respi- mo diámetro que la pajita que representa la tráquea. De ración y los anotamos en la pizarra. este modo podremos introducir los globos y las pajitas 46 Figura 16. En la maqueta, cuando estiramos el guante de látex, el dentro de la botella haciendo sobresalir la tráquea por volumen aumenta y eso hace que el aire entre en los globos del el orificio del tapón y sellándolo con silicona caliente, tal interior de la botella, tal como pasa en el aparato respiratorio cuando inspiramos. Cuando soltamos el guante de látex, el volumen comno se puede observar en la parte A de la figfura 16. total disminuye y el aire de los globos es expulsado, tal como pasa en el aparato respiratorio cuando expiramos. 3. Damos sentido a la maqueta En la maqueta, el agujero de la parte superior del tapón representa la nariz; las pajitas representan la tráquea y los bronquios; los dos Una vez creada la maqueta preguntamos qué harían globos representan los pulmones; la botella representa la caja toráci- ca; el guante de látex que cierra la botella representa el diafragma. para poder llenar y vaciar de aire los globos. Seguramen- te surgirá la idea de que se llenan soplando y se vacían sorbiendo por el extremo de la pajita. Hay que conseguir A A que sean conscientes de que no existe ninguna fuerza ex- terna que nos permita introducir o extraer el aire de los pulmones y que, por lo tanto, tiene que ser un mecanis- mo interno el que haga posible la respiración. Una posible pregunta para hacer que se den cuenta de este hecho, B B podría ser: ¿nos soplan, y nos sorben, para poder respirar? En la maqueta, el agujero de la parte superior del tapón representa la nariz; las pajitas, representan la tráquea y los bronquios; los dos globos representan los pulmones; la botella representa la caja torácica; el guante de látex que cierra la botella representa el diafragma. En este momento será crucial introducir el concepto de diafragma, músculo situado en la parte inferior de la caja torácica y que, con su movimiento, permite que el aire entre y salga de los pulmones. El paso siguiente será que los alumnos experimenten con el único ma- terial que les ha quedado (un guante de látex) cómo pueden representar la acción del diafragma. A conti- nuación, ponemos en común las diferentes representa- ciones para llegar a crear la maqueta completa colo- cando el guante de látex en la parte inferior que hemos recortado de la botella. Todos los grupos podrán com- probar que moviendo el globo (diafragma) hacia dentro y hacia fuera, los dos globos (pulmones) se hinchan y se deshinchan simulando la inspiración y la expiración. 47 Actividad 4 EL CAMINO DE LOS GASES POR LA SANGRE carteles pelotas de donde se tenis indiquen de mesa diferentes partes del cuerpo globos de colores diferentes cinta aislante tiza cera papeles de colores Material para un grupo de cuatro personas: Las ideas de los niños y las niñas Carteles que indiquen diferentes partes del cuerpo (co- Los estudios disponibles sobre las ideas de las niñas y los razón, intestino delgado, intestino grueso, pulmones, niños no han analizado a fondo sus conocimientos so- riñones y tejidos del músculo), ceras rojas, globos de co- bre el proceso de intercambio de gases entre los alveolos lores, pelotas de ping-pong blancas y amarillas, trozos pulmonares y los capilares sanguíneos. A pesar de esta de papeles de colores, cinta aislante y tiza para dibujar carencia, tenemos que suponer que, como en cualquier una silueta humana otro proceso biológico interno, no tendrán una con- cepción clara de cómo se produce este fenómeno, pero Las ideas científicas también debemos tener en cuenta que todos serán ca- paces de razonar a través de analogías y usarán sus co- Idea 1. El aire está compuesto por varios gases, de los nocimientos sobre las propiedades y los comportamien- cuales el cuerpo humano sólo utiliza el oxígeno. tos de los materiales para generar sus hipótesis. Idea 4. El oxígeno llega a la sangre desde los alveolos La explicación científica que hay en los pulmones, la circulación pulmonar hace que el oxígeno llegue al corazón y de allí se distribuya a Desde los alveolos de los pulmones el oxígeno entra en todo el cuerpo. el torrente sanguíneo a través de los capilares, unos 48 vasos sanguíneos que permiten el intercambio de sus- el propio cuerpo a la hora de practicar ejercicio físico. tancias. La sangre oxigenada llega al corazón a través Concretamente, calcularemos las pulsaciones en reposo de las venas pulmonares. El corazón envía a través de y después de correr durante cinco minutos en el patio. la arteria aorta la sangre oxigenada a todo el cuerpo. La arteria aorta se va ramificando en arterias más pe- Para guiar esta observación, explicamos qué es una queñas, que a su vez se van ramificando hasta los ca- pulsación y cómo se localiza el pulso. Se pueden ofrecer pilares, donde llega la sangre oxigenada. Los capilares diferentes opciones, pero siempre utilizando los dedos intercambian con los tejidos –como por ejemplo los índice y corazón sin apretar en exceso la zona: músculos– el oxígeno de la sangre, y a cambio reciben dióxido de carbono de las células de los tejidos. • En el corazón directamente. La sangre cargada de dióxido de carbono de los capila- • En el cuello, al lado de la nuez. res es canalizada hacia pequeñas venas. Las pequeñas venas se van juntando en venas mayores hasta llegar a • En la muñeca, cerca de la base de dedo pulgar. las venas que finalmente llevan la sangre con dióxido de carbono al corazón. Finalmente, las arterias pulmo- Una vez todo el alumnado haya encontrado su propio nares transportan la sangre cargada de oxígeno ha- pulso, iniciamos el próximo paso, que será contar las cia los pulmones, donde los capilares de los pulmones pulsaciones en reposo durante 15 segundos, entendien- realizan el intercambio de gases con los alveolos. Los do que multiplicando el resultado por cuatro obten- alveolos pulmonares pasarán oxígeno a los capilares y dremos las pulsaciones por minuto. Se deberá anotar los capilares pasarán dióxido de carbono a los alveolos. este dato de forma individual para poder compararlo y analizarlo posteriormente. A continuación, los alumnos Descripción de la actividad correrán por el patio durante cinco minutos y, al aca- bar, volverán a contar sus pulsaciones siguiendo las 1. Cálculo de pulsaciones en reposo y después de prac- mismas indicaciones y anotando el resultado como en ticar ejercicio físico . el caso anterior. 2. Modelización del intercambio de nutrientes y gases Al volver al aula, recopilamos todos los datos obteni- dos en una tabla marcando en azul los valores más pe- Orientaciones didácticas queños y en rojo los mayores de los dos datos de cada alumno. Con este análisis, y de forma muy visual, com- 1. Cálculo de pulsaciones en reposo y después de prac- probamos que el número de pulsaciones por minuto ha ticar ejercicio físico aumentado en todos los casos después de haber reali- zado ejercicio físico. Para poder entender la relación entre el sistema pul- monar y el circulatorio proponemos una actividad que A partir de aquí será interesante comentar qué sensa- permita experimentar a cada alumno cómo reacciona ciones han notado mientras corrían. Seguramente al- 49 gunas de las observaciones serán: “hemos tenido que grueso, pulmones, musculatura, nutrientes, oxígeno respirar más”, “nos hemos cansado”, “hemos sudado”, y dióxido de carbono. A partir de aquí, escogemos los “hemos notado los latidos del corazón más fuerte”, et- papeles que realizará cada alumno empezando por los cétera. Aprovechamos esta recopilación de experien- órganos: corazón, intestino delgado, intestino grue- cias para introducir la pregunta siguiente: ¿por qué so, pulmones (dos personas) y riñones (dos personas). cuando corremos necesitamos respirar más fuerte y los Para poder diferenciarlos, se les reparte un cartel con latidos del corazón nos van más rápido? el nombre de cada uno que se tendrán que colgar en el cuello. Seguidamente, el resto de niños y niñas se re- 2. Modelización del intercambio de nutrientes y gases parten en una hilera larga de sangre (pintados de color rojo) y tejidos del músculo (sujetando un cartel con este Para responder a la pregunta que hemos podido for- nombre). mular gracias a la observación anterior necesitaremos entender cómo llega el oxígeno a los músculos. También Una vez realizado el reparto de los personajes, se pre- habrá que conectar, mediante el sistema circulatorio, sentan el resto de materiales simulando los productos los dos aparatos en estudio: el digestivo y el pulmonar. que se tienen que intercambiar en varios niveles del Solo de esta manera se podrá comprender la globali- cuerpo: globos de colores (nutrientes), pelotas de ping- dad y la funcionalidad de este proceso complejo, ya que pong blancas (oxígeno) y amarillas (dióxido de carbono). tratando los tres sistemas aislados entre sí únicamente A partir de aquí, pedimos a los alumnos que se sitúen se consigue un modelo incompleto de la realidad. dentro de una silueta humana gigante previamente dibujada en el suelo con cinta aislante o tiza. Una vez A partir de una pequeña representación corporal crea- situados, tendrán que interactuar con sus compañeros mos un modelo consensuado entre todo el grupo clase. para recrear cómo creen que es el recorrido que realizan El primer paso será pactar con el alumnado qué ele- los nutrientes y el oxígeno hasta llegar a los músculos. mentos necesitamos para explicar el sistema circula- torio en toda su totalidad, es decir, teniendo en cuen- Pero antes, se tienen que acordar de qué funciones rea- ta también el camino de los nutrientes. Irán surgiendo lizan cada uno de estos personajes. Sobre todo, será los diferentes componentes mediante preguntas, necesario que individualmente cada uno conozca muy como por ejemplo: ¿dónde se absorbían los nutrientes?, bien su papel para poder ir construyendo, entre todos, ¿cómo llegaban a los tejidos?, ¿qué órgano nos permi- una historia coherente. Por ejemplo, la persona que re- te respirar?, ¿qué inspiramos?, ¿qué expiramos?, ¿cómo presenta el corazón debe tener claro que es el motor creéis que pasa el oxígeno a la sangre?, ¿cómo nos llega de todo el sistema y que empuja la sangre cargada de este oxígeno a los músculos?, ¿qué órgano hace mover nutrientes y oxígeno. A partir del diálogo empezamos a la sangre?, entre otras. narrar la historia partiendo de un enunciado: el corazón empuja la sangre cargada de nutrientes y de oxígeno... Para poder llevar a cabo la representación corporal es importante que aparezcan, como mínimo, estos ele- Una posible recreación pactada entre todos podría ser mentos: corazón, sangre, intestino delgado, intestino la siguiente. La persona que representa el corazón mar- 50 ca el ritmo que tiene que seguir la sangre dando pal- mas. Los niños y niñas que simulan la sangre deben ir en fila siguiendo este ritmo y llevando en la mano glo- bos de colores (nutrientes) y pelotas blancas (oxígeno). Estos se dirigen hacia el músculo donde se produce el intercambio: la sangre da los nutrientes y el oxígeno y, a cambio, el músculo da trozos de papeles de colores (re- siduos) y pelotas amarillas (dióxido de carbono). La san- gre continúa su camino hacia los riñones dejándole los residuos. A continuación, pasando por el corazón, llega a los pulmones, donde deja las pelotas amarillas (dióxi- do de carbono) y coge las blancas (oxígeno). La sangre cargada de oxígeno pasa otra vez por el corazón hasta llegar al intestino delgado. Ahí, la persona que repre- senta este órgano le entrega globos de Lego (nutrientes) que, pasando por el corazón, llegan otra vez al músculo y vuelve a empezar el circuito. Llegados a este punto, recuperamos la pregunta de la actividad anterior: ¿por qué cuando corremos nece- sitamos respirar más fuerte y los latidos del corazón nos van más rápido? Para representar los latidos del corazón más acelerados, la persona que represente este músculo tendrá que seguir un ritmo más rápido con las manos. De este modo, los niños y las niñas se darán cuenta de que todo el proceso se acelera y, en menos tiempo, el músculo recibe más cantidad de oxí- geno porque trabaja más y, por lo tanto, necesita más energía. Y al mismo tiempo, necesitamos respirar más fuerte para que nos entre más oxígeno. 51 La experiencia de la escuela Cervantes en el curso de formación de Pequeños talentos científicos El curso 2016-17 Laura Prats fue maestra de la escuela darlo todo tan “masticado”, ellos pueden extraer hi- Cervantes y con el grupo de 5.º de educación primaria pótesis y llegar a conclusiones sorprendentes, lo cual llevó a cabo una investigación sobre la circulación de la es una parte totalmente activa en su aprendizaje. sangre. A continuación nos explica qué supuso la expe- riencia para ella y su alumnado. Acabada la investigación, creamos maquetas con corazones de cerdo para dar forma a lo que habíamos Sabemos que toda investigación empieza con una ido viendo y consolidar así el aprendizaje. Finalmente pregunta que se pueda investigar, pero ¿cuál es la llegó el momento de representar lo que ya habíamos pregunta? ¿Cuál es la pregunta que hará que los observado, analizado, comprobado y aprendido. De- alumnos se conviertan en científicos y no en simples cidimos hacer una representación de cómo circula la espectadores? Este, para mí, fue el primer reto. sangre. En el patio de la escuela, con telas, cuerdas y el propio cuerpo hicimos esta representación, que Un día volviendo del patio una alumna me dijo: “¡mira grabamos en vídeo. Todos estaban muy animados y qué deprisa que me va el corazón!”. ¡Ya está! ¡Ya lo te- fue muy interesante como colofón de la investiga- nía! Empezamos a hablar del ritmo cardiaco y del rit- ción. Ellos mismos se organizaban y era sorprendente mo respiratorio, del ruido (dub-dub) que hace el cora- el dominio que ya tenían del tema. Se les veía rela- zón... y así surgió la gran pregunta: ¿cómo circula la jados, ilusionados, orgullosos e involucrados en el sangre? proyecto común. Los alumnos enseguida se sintieron atraídos por in- Ya solo quedaba la presentación en el CosmoCaixa. vestigar, averiguar más sobre un tema que había sa- Entre todos elaboraron el texto, prepararon la pre- lido espontáneamente, de sus propios intereses y que, sentación y después se hizo un sorteo para saber qué después de una primera conversación, les generaba personas saldrían en representación del grupo. En el bastante curiosidad. sorteo participaron todos los que quisieron. A pesar de ser pocos los que podían salir a presentar, todos Un corazón de un ternero nos podía ayudar a enten- estaban ilusionados esperando el día. Se llevaron a der mejor la circulación de la sangre. A través de una cabo varios ensayos y en uno de ellos se invitó a las detenida observación se fueron creando hipótesis familias. que, más tarde, se tendrían que comprobar. Todo fue un trabajo cooperativo y esta fue la clave del éxito. Como maestra me sorprendió que la experiencia ci- Todos tenían algo que decir, que opinar... en definitiva entífica no había dejado indiferente a ninguno de los algo que aportar al grupo y a la que ya era nuestra 25 alumnos; a todos ellos les había llegado. Por úl- investigación. Como maestra no esperaba que obser- timo, me gustaría transmitir que esta metodología vando un corazón pudieran extraer tantas hipótesis requiere mucha organización por parte de los maes- y que estas se aproximaran tanto a la realidad. Eso tros, pero resulta muy enriquecedora para todos. es lo que más me sorprendió y la experiencia más po- sitiva que me llevo de esta investigación. No hay que 52 El camino de la información: cuando el problema es cómo lo que captan los sentidos nos hace reaccionar información del ambiente respuesta Figura 17. Esquema del camino de la información, donde se explicita cómo la información es captada por los órganos de los sentidos y cómo se produce una respuesta. El camino de la información sirve para explicar cómo Entender el camino de la información desde el punto el ser humano recibe la información del medio que lo de vista del modelo integrado del cuerpo humano rodea, cómo esta información es procesada por el sis- tema nervioso central y cómo el cuerpo procesa una De la información del medio al sistema nervioso respuesta. Los centros educativos que han participado en el programa Pequeños talentos científicos han utili- Es importante para nuestra supervivencia poder cap- zado este camino para responder a algunas preguntas, tar, interpretar y dar respuesta a la información que como ¿por qué hay partes del cuerpo donde tengo más proviene del medio que nos rodea (temperatura, pre- cosquillas? La construcción de este camino debe ayu- sión, luz, aromas, entre otros). El cuerpo es capaz de dar a responder a todas aquellas preguntas que atañen captar mucha de esta información que hay en el me- a cómo funcionan los cinco sentidos de forma coor- dio, a través de los órganos sensoriales que están re- dinada con algunos de los ejecutores principales de la partidos por la superficie y por el interior del cuerpo. La respuesta, como los músculos o algunas glándulas. función de los órganos sensoriales es recoger esta in- formación para transformarla en un estímulo nervioso que se pueda enviar al sistema nervioso central. 53 Los órganos sensoriales están formados por recepto- dez y otras zonas donde se localizan receptores más res, unas células que son capaces de traducir la infor- especializados en detectar lo salado o lo dulce. mación del medio en una señal sensorial o impulso ner- vioso. Cada receptor es capaz de captar solo un tipo de De los receptores al sistema nervioso central información: hay receptores capaces de captar la luz, otros capaces de captar sustancias químicas del aire, Cuando los receptores han captado la información del otros que son sensibles a la presión, etcétera. Tradicio- medio inician un impulso nervioso que transmiten ha- nalmente, cuando estudiamos el cuerpo humano en la cia los nervios sensitivos o aferentes. Los nervios sen- escuela agrupamos los receptores en lo que conocemos sitivos son los nervios que precisamente se encargan como los cinco sentidos: de enviar la información desde los receptores hasta el sistema nervioso central. Los nervios están formados • El tacto es el sentido que se encarga de captar la por un tipo muy concreto de células, las neuronas, que información del ambiente, como la temperatura y por sus membranas son capaces de enviar información la presión directa sobre la superficie del cuerpo. a través de pequeñas descargas eléctricas que deno- minamos impulso nervioso. • El oído es el sentido que se encarga de captar la vibración de las partículas del aire que produce el Es importante destacar, como ya se va a comentar más sonido. adelante, que en general los nervios solo pueden enviar el impulso nervioso en un sentido. Por lo tanto, los ner- • La vista es el sentido que se encarga de captar vios sensitivos no pueden enviar información del siste- luz. ma nervioso central hacia los receptores, ya que esta será la función de los nervios motores. • El gusto es el sentido que se encarga de captar los componentes químicos que entran en la boca en Sistema nervioso central forma de sustancias sólidas o líquidas. El sistema nervioso central está formado por el encé- • El olfato es el sentido que se encarga de captar los falo y por la médula espinal. Ambas estructuras están componentes químicos que se encuentran en el aire fuertemente protegidas por estructuras óseas: el encé- en forma de gas. falo está protegido por los huesos del cráneo, mientras que la médula espinal está protegida por la columna No todos los receptores están repartidos de igual vertebral. modo en todos los sentidos. Por ejemplo, en el sentido del tacto tenemos zonas más sensibles a la presión que La médula espinal es un cordón nervioso que está co- otras porque la densidad de receptores de la presión es nectado directamente con el encéfalo. Su función es mayor o menor en unas que en otras. Del mismo modo, conducir el impulso nervioso proveniente de los recep- en el sentido del gusto hay zonas de la lengua que tie- tores hacia el encéfalo, pero también conducir la infor- nen receptores más especializados en detectar la aci- mación en sentido contrario, desde el encéfalo hasta 54 Figura 18. La médula espinal es la responsable de recibir la información y elaborar la respuesta en los actos reflejos. acto reflejo: respuesta rápida corrient ía se el brazo se retira nsitiva la médula recibe los músculos un estímulo (pinchazo) se contraen los órganos ejecutores. Por este motivo, una lesión en El encéfalo, que está formado por el cerebro, el cere- la columna vertebral que tenga efecto sobre la médula belo y el bulbo raquídeo, tiene como función recibir, espinal puede tener consecuencias tanto en la recep- interpretar y elaborar una respuesta. En este caso, el ción de la información como en la elaboración de la encéfalo se encarga de elaborar los movimientos vo- respuesta. luntarios, que son los que se ejecutan de manera cons- ciente, pero también se encarga de los movimientos Además, la médula espinal también se encarga de ela- involuntarios que no son reflejos, como el latido del co- borar los movimientos reflejos que suelen ser causa- razón, la respiración o el movimiento de los intestinos. dos por el dolor (como el dolor de un pinchazo o de una quemadura) y que se producen de manera involuntaria En general, podríamos decir que los receptores de la y rápida. En estos movimientos, los nervios sensitivos vista, del gusto, del olfato y del oído conectan directa- envían la información a la médula espinal, que es la mente con el encéfalo, mientras que todos los recepto- responsable de elaborar una respuesta rápida. res del tacto, tanto aquellos que detectan temperatura 55 r moto e v como los que detectan presión, hacen la conexión con Figura 19. El encéfalo, y en concreto el cerebro, se encarga de recibir el encéfalo a través de la médula espinal. la información y elaborar la respuesta en los actos voluntarios. Del sistema nervioso central a la respuesta centro nervioso receptor (ojo) Las respuestas del cuerpo humano ante la información del entorno pueden ser muy variadas, como movimien- tos musculares, la aceleración del corazón o la acti- vación de ciertas glándulas, por ejemplo las glándulas vía sensitiva salivales. Algunas respuestas son voluntarias, mientras que otras son involuntarias. En cualquier caso, la res- puesta siempre es a través de un nervio motor o efe- rente que transmite el impulso nervioso desde el siste- ma nervioso central hacia el órgano o la estructura que tiene que ejecutar la respuesta. efector (músculo) De esta manera, como por ejemplo sucede en el movi- miento reflejo involuntario que se produce al pinchar- nos en un dedo de la mano, una vez el impulso nervioso vía motora ha llegado a la médula espinal, esta elabora un impulso nervioso que se transmite a través de un nervio motor. El impulso nervioso llega al músculo del brazo para que este se contraiga y pueda alejar la mano de la fuente de dolor (figura 18). salivales y provoca que empiecen a fabricar saliva y así empezar a preparar el aparato digestivo antes de En cambio, cuando el encéfalo ha recibido la infor- la comida. mación del nervio sensitivo proveniente de un ojo que está mirando una pelota de fútbol, el encéfalo pasa el Las ideas de las niñas y los niños en relación con los impulso nervioso a la médula espinal (figura 19). De la órganos y procesos implicados en el camino de la médula espinal sale el impulso nervioso hacia un nervio información motor, por ejemplo hacia la pierna derecha, para que chute la pelota de fútbol con el pie. Como en el caso de la respiración, hay muy pocos es- tudios sobre las ideas y razonamientos del alumna- Y finalmente cuando el encéfalo recibe, a través de un do en relación con el sistema nervioso y la función de nervio sensitivo, la información de que se está cocinan- relación. De los estudios disponibles, y en relación con do un plato delicioso, elabora un nuevo impulso nervio- aspectos anatómicos, parece bastante claro que las so a través de un nervio motor que llega a las glándulas niñas y los niños conocen el hecho de que todos los se- 56 respuesta res humanos tenemos cerebro, y lo saben colocar co- de una enseñanza escolar que a menudo ha tratado por rrectamente en un dibujo del cuerpo, pero también es separado estos dos temas, y los trata en momentos muy bastante frecuente que ignoren de qué está hecho el diferentes (órganos de los sentidos en el ciclo inicial y cerebro. sistema nervioso en el ciclo superior). En segundo lugar, los estudios también han puesto de manifiesto las difi- Cuando se les pregunta sobre la función del cerebro, cultades de comprensión en relación con la visión y la siempre la relacionan con los actos de pensar y co- audición. Ahora sabemos que las niñas y los niños más nocer, independientemente de la edad, y solo los más pequeños explican estos dos procesos a través de la mayores otorgan otras funciones al cerebro, como pro- idea de visión y audición “activas”, es decir, explican la cesar la información de los sentidos o provocar movi- visión por el hecho de mirar activamente con los ojos, y mientos voluntarios o involuntarios. explican la audición por el hecho de escuchar de mane- ra activa con el oído. Así pues, explican estos fenómenos En relación con los nervios, la mayoría de las niñas y apelando más bien a causas funcionales e intencionales los niños no los dibujan de forma espontánea, pero sí por parte del individuo, en lugar de hacerlo buscando cuando se habla de ellos en el aula. No tienen muy claro mecanismos físicos que expliquen la captación de luz y de qué están hechos los nervios ni dónde se localizan. la visión, y la captación de sonido y la audición. Cuando los dibujan, a menudo lo hacen como hilos que van desde todas las partes del cuerpo hasta el cerebro, Las ideas que hay que trabajar sobre el camino de la sin formar ningún sistema organizado. En relación con información sus funciones, la mayoría las desconocen o las relacio- nan con estados emocionales (“estar nervioso”, “tener Desde nuestro punto de vista, las ideas más importan- nervios”, “ponerse nervioso”). Se trata, por lo tanto, tes para trabajar a través del camino de la información de un modelo mental de los nervios más próximo a la son las siguientes: psicología que a la biología, que está presente desde muy pequeños y se mantiene bastante invariable con Idea 1. El cuerpo recibe información del exterior a el paso de los cursos. Estos resultados nos indican que, través de receptores, que pueden ser de diferentes sin ningún tipo de duda, en la escuela hay que insistir tipos. Esta idea hace referencia al hecho de que cada en el papel de los nervios en la función de relación: ¿qué sensor es capaz de captar un tipo concreto de informa- son?, ¿dónde están?, ¿qué conexiones tienen entre ellos, ción y eso permite hablar de diferentes órganos de los con el cerebro y con otros órganos?, ¿qué funciones rea- sentidos. lizan? Idea 2. La información se transmite desde los recep- Otros estudios han prestado atención a las funciones de tores hacia el sistema nervioso central a través de los los órganos de los sentidos, especialmente a la visión y nervios sensitivos, mientras que la respuesta se envía a la audición. En primer lugar, estos estudios muestran a través de los nervios motores. Esta idea hace refe- que muy pocos niños asocian los órganos de los sentidos rencia a la direccionalidad de los nervios que solo pue- con el sistema nervioso, lo que puede ser consecuencia den enviar el impulso nervioso en un sentido. 57 Idea 3. El sistema nervioso central es el responsable Idea 4. Los actos reflejos y los movimientos volunta- de procesar la información. Esta idea tiene relación rios se producen en diferentes puntos del sistema ner- con la función general del sistema nervioso central y vioso central y conducen a respuestas diferentes. Esta con el hecho de entender que anatómicamente no solo idea tiene que ver con la identificación de dos circuitos está formado por el cerebro, sino que también contiene básicos: por una parte, los actos reflejos que se proce- otras estructuras, como la médula espinal. san en la médula espinal y, por la otra parte, los movi- mientos voluntarios que se procesan en el encéfalo. Activitat 1. Activitat 2. Activitat 3. Activitat 4. Exploración El camino El camino El camino de las ideas de desde el medio desde los desde el los niños y las hasta los receptores sistema niñas sobre el receptores hasta el nervioso camino de la del sentido sistema central hasta información en del tacto nervioso el músculo el sentido del central tacto Idea 1. El cuerpo recibe información del exterior a través de receptores, que pueden ser de diferentes tipos Idea 2. La información se transmite desde los receptores hacia el sistema nervioso central a través de los nervios sensitivos, mientras que la respuesta se envía a través de los nervios motores. Idea 3. El sistema nervioso central recibe la información y la procesa. Idea 4. Los actos reflejos y los movimientos voluntarios se producen en diferentes puntos del sistema nervioso central y conducen a respuestas diferentes. 58 Actividad 1 EXPLORACIÓN DE LAS IDEAS SOBRE EL CAMINO DE LA INFORMACIÓN material de dibujo hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano Material para un grupo de cuatro personas: Idea 4. Los actos reflejos y los movimientos voluntarios se producen en diferentes puntos del sistema nervioso Hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano y ma- central y conducen a respuestas diferentes. terial para dibujar. Descripción de la actividad La ideas científicas: 1. Presentación de la investigación sobre el camino de Idea 1. El cuerpo recibe información del exterior a tra- la información vés de receptores, que pueden ser de diferentes tipos. 2. Exploración de las ideas del alumnado sobre la ana- Idea 2. La información se transmite desde los recep- tomía del sistema nervioso tores hacia el sistema nervioso central a través de los nervios sensitivos, mientras que la respuesta se envía a 3. Exploración de las ideas de las niñas y los niños sobre través de los nervios motores. el funcionamiento del sistema nervioso Idea 3. El sistema nervioso central es el responsable de procesar la información. 59 1. Presentación de la investigación sobre el camino En una hoja con la silueta del cuerpo humano, podemos de la información pedir: “Dibujad todas aquellas estructuras que creéis que intervienen para que la mano se mueva cuando Para iniciar la investigación es necesaria una pregun- toca una superficie punzante, como por ejemplo cuan- ta que sirva de motor para promover todos los ex- do toca un alfiler”. Es importante dejar claro que en el perimentos y todas las representaciones del sistema dibujo tienen que aparecer tanto las estructuras que nervioso. En este sentido, es importante empezar una hacen que la mano se aparte como aquellas que hacen charla con las niñas y los niños sobre cómo creen que el que la mano detecte que se está pinchando. cuerpo reacciona ante el medio que lo rodea. 3. Exploración de las ideas de las niñas y los niños Podemos guiar la charla a través de preguntas como sobre el funcionamiento del sistema nervioso las siguientes: ¿cómo sabe el cuerpo que tiene que su- dar porque tiene calor?, ¿cómo sabe el brazo que se tie- A continuación, el docente puede agrupar a los niños ne que mover para no pincharse con la rosa? o ¿cómo por parejas para que expliquen, con el apoyo de los di- sabe la mano que tiene que hacer votar la pelota de bujos que han elaborado, el funcionamiento del siste- baloncesto?. ¿Podemos proponer a los niños que hagan ma nervioso. Después se pueden reunir en grupos de sus propias preguntas, como en el caso del curso Pe- cuatro con el objetivo de consensuar un nuevo dibujo queños talentos científicos, en el que los niños se pre- y una nueva explicación. Es importante que la actitud guntaron: ¿por qué hay zonas del cuerpo donde tengo del profesorado sea de escuchar, pero sin intervenir en más cosquillas? las ideas que en estos momentos iniciales manifiestan las niñas y los niños. Sin embargo, probablemente será En cualquier caso, las preguntas que se pueden respon- necesario que haga preguntas para aclarar partes de der a través del camino de la información tienen que las explicaciones o para sugerir preguntas que servirán ser preguntas que conduzcan a generar explicaciones para los futuros experimentos, como por ejemplo: ¿el sobre por qué pasa un fenómeno determinado, y deben nervio que recibe la información es el mismo que envía poner en relación algunos de los sentidos (vista, oído, la orden de que la mano se mueva? tacto, gusto y olfato) y la consecuente respuesta cor- poral a la información recibida por parte de los senti- dos. 2. Exploración de las ideas del alumnado sobre la anatomía del sistema nervioso El docente puede explorar las ideas que tienen los ni- ños y las niñas sobre la anatomía del sistema nervioso a través de una situación que sea concreta y bien cono- cida para el alumnado de ciclo medio o ciclo superior. 60 Actividad 2 EL CAMINO DESDE EL MEDIO HASTA LOS RECEPTORES DEL SENTIDO DEL TACTO tapón de corcho palillos pegatinas regla máscara para tapar los ojos papel de mural rotuladores Material para un grupo de cuatro personas: que, cuando se estudian los órganos de los sentidos, se presta más atención a hacer un inventario anatómico 5 tapones de corcho, 10 palillos, regla, 1 máscara para detallado de un determinado órgano (ojo, oreja, nariz, tapar los ojos, papel de mural, rotulador y 30 adhesivos. etcétera), pero sin subrayar que el elemento clave de estos órganos son, justamente, los receptores del estí- Las ideas científicas mulo sensible. Idea 1. El cuerpo recibe información del exterior a tra- La explicación científica vés de receptores, que pueden ser de diferentes tipos. En la superficie del cuerpo humano hay una gran can- Las ideas de los niños y las niñas tidad de receptores capaces de detectar la presión que se hace sobre la piel y que, en conjunto, constituyen Los niños y las niñas no usan espontáneamente la idea parte del sentido del tacto. Estos receptores envían la de receptor, entendida como la parte del cuerpo en- información al cerebro, que es el responsable de inter- cargada de captar un cierto tipo de información del pretarla y elaborar una respuesta a partir de la infor- exterior. Probablemente, eso es debido al hecho de mación recibida. Existen, sin embargo, partes del cuer- 61 po con más receptores que otras, lo cual las hace más 2. Experimentación de la sensibilidad al pinchazo en sensibles. diferentes zonas del cuerpo Descripción de la actividad Pedimos que un niño/a del grupo se tape los ojos con una máscara, mientras otro componente del grupo lle- 1. Construcción de un instrumento con pinchos a dife- va a cabo el experimento y el resto anota los resultados rentes distancias en la libreta. El niño o la niña que haga el experimen- to debe tocar con los palillos una parte del cuerpo del 2. Experimentación de la sensibilidad al pinchazo en di- compañero que tiene los ojos tapados. Este tiene que ferentes zonas del cuerpo contestar si nota un pincho o si nota dos y así sucesiva- mente con todas las zonas del cuerpo acordadas. 3. Análisis de resultados y establecimiento de conclu- siones Antes de empezar el experimento, es muy importante acordar que todo el mundo tiene que responder dicien- 4. Representación de los receptores en un mural del do la verdad, de modo que la recogida de datos se haga cuerpo humano correctamente. Empezamos tocando con el corcho con los palillos que tienen una separación de 60 mm y la niña o el niño que tiene los ojos tapados tiene que decir Orientaciones didácticas si nota uno o dos pinchos de palillo en el punto donde lo están tocando. A continuación se repite lo mismo 1. Construcción de un instrumento con pinchos a con el corcho con una separación de 30 mm, después diferentes distancias con el corcho con palillos separados 15 mm, y así suce- sivamente. Cuando quien tiene los ojos vendados note Antes de empezar la actividad, explicamos que hare- como si lo tocaran con un solo palillo, los demás miem- mos un experimento con el objetivo de determinar qué bros del grupo deben anotar en la libreta esta separa- partes del cuerpo son más sensibles al tacto. Pedimos ción entre los palillos (60 mm, 30 mm, 15 mm, 8 mm o 4 que los niños consensúen qué partes del cuerpo quieren mm). En caso de que siempre note dos palillos, anota- investigar. Sugerimos que se investigue la palma de la remos la separación más pequeña, la de 4 mm. Repeti- mano, el reverso de la mano, la frente, el antebrazo y mos el mismo procedimiento con todas las partes del la nuca. cuerpo que investigamos. Pedimos que cada grupo clave dos palillos en un tapón Si nos queremos asegurar de la validez de los datos, po- de corcho. Los dos palillos tienen que estar separados demos tocar a la niña o el niño que tiene los ojos ven- por unas distancias determinadas utilizando la regla: dados varias veces con el mismo corcho. De esta ma- 60 mm, 30 mm, 15 mm, 8 mm y 4 mm. Rompemos la nera, nos aseguramos de que el niño que lleva los ojos punta que no está clavada y nos aseguramos de que los tapados no sabe nunca exactamente con qué corcho lo dos palillos estén nivelados. estamos tocando. 62 Figura 20 Reverso Palma Antebrazo Nuca Frente de la mano de la mano Niño 1 Niño 2 Niño 3 3. Análisis de resultados y establecimiento de 4., Representación de los receptores en un mural del conclusiones cuerpo humano Una vez que los miembros de todos los grupos hayan Un miembro de cada grupo se tumba encima del mural, hecho el experimento, construimos una tabla en la pi- mientras los otros componentes del grupo repasan su zarra como la figura 20. silueta sobre el papel con un rotulador. El dato que hay que recoger en la tabla es el dato que se Introducimos la idea de receptor de la siguiente ma- ha anotado en la libreta anteriormente. De esta forma, nera: “Para detectar la presión sobre la piel, tenemos aquellas zonas del cuerpo que tengan una distancia muchísimos receptores repartidos por el cuerpo. Los mayor serán las menos sensibles, ya que el cuerpo no receptores son unas estructuras microscópicas capa- habrá podido discriminar con mucha precisión si lo pin- ces de notar que algo está pinchando la piel y capaces chaban con uno o dos palillos. En cambio, las zonas del de enviar un mensaje al cerebro”. Pedimos a cada grupo cuerpo que tengan una distancia más pequeña serán que se imagine que las pegatinas son los receptores de las más sensibles porque los receptores del tacto ha- nuestro cuerpo. Después les solicitamos que, utilizando brán podido discriminar con más precisión que lo pin- los datos que han obtenido en la observación anterior, chaban con dos palillos. fijen las 30 pegatinas por el cuerpo. Una vez que los grupos hayan pegado los adhesivos, el maestro regula- Para el análisis de los datos obtenidos, podemos guiar rá las propuestas del alumnado subrayando que lo que la conversación a través de dos preguntas: ¿todos he- han pegado en el mural debe ser parecido a los datos mos notado igual la separación de los palillos?, ¿cuáles obtenidos durante la observación. Por lo tanto, en las son las partes más sensibles? Hacemos hincapié en que zonas más sensibles deberá haber una mayor densidad no todos los niños o las niñas lo han notado de igual de pegatinas que en las zonas menos sensibles. manera, pero que, en general, sí que las zonas más sen- sibles son compartidas por todas las niñas y los niños del grupo. 63 Actividad 3 EL CAMINO DESDE LOS RECEPTORES HASTA EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL rotulador hilos de hoja de trabajo diferentes con la silueta del tipos cuerpo humano cable eléctrico papel de mural Material para un grupo de cuatro personas: Idea 2. La información se transmite desde los recep- tores hacia el sistema nervioso central a través de los Papel de mural, rotulador, hoja de trabajo con la silueta nervios sensitivos, mientras que la respuesta se envía a del cuerpo humano, cable eléctrico de dos colores y hi- través de los nervios motores. los de varios tipos Idea 3. El sistema nervioso central es el responsable de Ideas para trabajar procesar la información. Las ideas científicas Las ideas de los niños y las niñas Idea 1. El cuerpo recibe información del exterior a tra- Como ya se ha indicado, las niñas y los niños no siempre vés de receptores, que pueden ser de diferentes tipos. tienen en cuenta el papel de los nervios y del sistema 64 nervioso central (médula espinal y encéfalo) a la hora nervios sensitivos que recorren la médula espinal y es de explicar las sensaciones que el cuerpo capta. Más el encéfalo quien da la orden para la respuesta. Por el bien usan el término nervios para referirse a estados contrario, los movimientos reflejos, que son movimien- emocionales, y no a las estructuras corporales que per- tos rápidos e inconscientes y con cierta relación con la miten a la información viajar de un sitio a otro a través respuesta ante el dolor, son coordinados por la médula de lo que denominamos impulso nervioso. Así pues, no espinal. En este caso, es la médula espinal quien reci- siempre relacionan los receptores que forman los ór- be la información, a través de los nervios sensitivos, y ganos de los sentidos con los nervios y con el sistema quien da la orden para la respuesta, a través de los ner- nervioso central. vios motores. Algunos estudios han mostrado que los niños y niñas no Descripción de la actividad tienen una idea clara en relación con la estructura del sistema nervioso. Sin embargo, la investigación tam- 1. Construcción de un mural del cuerpo humano con to- bién ha revelado que son capaces de implicarse activa dos los elementos conocidos del sistema nervioso y productivamente en el intento de explicar por qué el cuerpo capta determinada información y qué órganos 2. Reelaboración del mural del cuerpo humano están implicados en este proceso. 3. Exposición oral del mural La explicación científica Orientaciones didácticas La información que captan los receptores del ambien- te se traduce en una señal eléctrica, que denominamos 1. Construcción de un mural del cuerpo humano impulso nervioso. El impulso nervioso recorre los ner- con todos los elementos conocidos del sistema vios sensitivos desde los nervios hasta el sistema ner- nervioso vioso central. El sistema nervioso central está formado por dos partes: la médula espinal y el encéfalo. La mé- A partir del mural realizado en la actividad 2, “El cami- dula espinal es un cordón de nervios que conecta con el no desde el medio hasta los receptores del tacto” y de encéfalo. La respuesta que produce el cuerpo humano los dibujos de la actividad 1 “Exploración de las ideas de al estímulo externo se elabora en el sistema nervioso las niñas y los niños sobre el camino de la información” central y se envía al ejecutor, un músculo por ejemplo, a se pide que cada grupo consensúe en el mural cuáles través del nervio motor. son las estructuras necesarias para que el cuerpo sepa que se está pinchando y aparte la mano como respues- En general, se puede decir que existen dos tipos de ta. Dejamos que las niñas y los niños dibujen y utilicen movimientos: los movimientos voluntarios y el movi- material diverso y puedan explicar delante de todo el miento reflejo. Los movimientos voluntarios, que son grupo clase el funcionamiento del mural, a través del lentos y conscientes, son coordinados por el encéfa- portavoz de su grupo. lo. La información es enviada al encéfalo a través de 65 2. Reelaboración del mural del cuerpo humano a énfasis en las lesiones medulares: ¿todos sabemos que través de la conversación si nos damos un golpe muy fuerte en la columna ver- tebral podemos tener problemas para sentir y mover Es importante que los niños vean que, aunque haya las piernas?, ¿una persona que haya tenido una lesión cosas que no podamos observar directamente, pode- en la columna vertebral notará un pinchazo o calor en mos hacer lo mismo que hacen los científicos e intentar las piernas? Las respuestas a estas preguntas pueden imaginarnos cómo son y cómo funcionan las cosas por ser contrastadas a través de búsquedas de internet, dentro. Igualmente, es importante señalar que lo que pero es importante estimular la conversación y su re- imaginamos tiene que ser coherente con las observa- flexión antes de buscar imágenes completas del siste- ciones reales que hayamos realizado. ma nervioso por internet. La charla tiene que ir dirigida a conseguir que los niños y las niñas se imaginen que Para empezar, anotamos lo que los murales compar- los nervios no pasan directamente al cerebro, sino que ten y que las niñas y los niños saben a ciencia cierta. se agrupan por dentro de la columna vertebral. Por lo Probablemente, la mayoría sabía que el cerebro es el tanto, cuando se produce una rotura en la columna, se órgano central del sistema nervioso, algunos sabían interrumpe el camino de la información. que hay nervios y es posible que apareciera la idea de los receptores si los hemos trabajado anteriormente. En tercer lugar, las niñas y los niños pueden haber Puede ser que entre los murales haya diferencias y que considerado que los nervios que reciben la informa- surjan dudas e incertidumbres. A través de preguntas y ción de los receptores son los mismos que elaboran la de la charla que tengamos con los niños, hay que hacer respuesta. Por lo tanto, hace falta que a través de la emerger nueva información que nos sirva para repen- conversación se pueda discutir esta idea, y llegar a co- sar de nuevo el mural. Es importante que esta informa- nocer que existen dos tipos de nervios: los sensitivos y ción que vaya apareciendo quede escrita, por ejemplo, los motores. Podemos hacer entrar en crisis la repre- en la pizarra. sentación de un solo nervio para hacer pasar tanto la información proveniente de los receptores como la del En primer lugar, puede ser que las niñas y los niños ha- sistema nervioso central, a través de preguntas como: yan conectado los receptores con hilos o hayan dibujado si el nervio que envía la información y el nervio que un cordón con el rotulador. Podemos dar la información envía la respuesta fueran el mismo, ¿qué pasaría si, que cuando recibimos un calambre con la electricidad mientras el cerebro envía la orden al músculo de mo- notamos que los músculos se contraen, podemos expli- verse, el receptor envía una orden diciendo que se está car que este hecho se debe a que la información de los pinchando? nervios pasa a través de un impulso eléctrico. En cuarto lugar, podemos hacer notar al alumnado que En segundo lugar, en la primera versión del mural pro- en el cuerpo hay dos respuestas ante el tacto. Si cerra- bablemente conecten la mayoría de receptores con un mos los ojos y pasamos la mano por una superficie, la cable directo al cerebro. Podemos hacer aparecer la respuesta es mucho más lenta. En cambio, si sentimos médula espinal a través de preguntas que pongan el dolor, involuntariamente la mano se apartará rápida- 66 mente de la fuente de dolor. Podemos introducir aquí saben o piensan sobre el sistema nervioso y que está los dos circuitos: el movimiento reflejo, que es rápido anotado en la pizarra. e involuntario y se procesa en la médula espinal, y el movimiento voluntario, que es lento y se procesa en el 3. Exposición oral del mural cerebro. Una vez reelaborado el mural pedimos al alumnado que Resumimos, finalmente, algunas de las informaciones hagan una exposición oral. Utilizando la información adicionales que conviene anotar en la pizarra después pactada anteriormente como criterios de evaluación, de la conversación. podemos solicitar a los niños y las niñas que evalúen entre ellos los nuevos murales y las exposiciones orales. • Sabemos que la información pasa por los nervios a De esta forma, nos aseguramos de que las versiones fi- través de un impulso eléctrico. nales del mural incorporan las nuevas ideas introduci- das a clase. • Sabemos que si recibimos un fuerte impacto en la columna dejamos de tener sensibilidad en las pier- nas y tampoco las podemos mover. • Pensamos que si toda la información pasara por el mismo nervio sería poco efectivo y, por lo tanto, es necesario que haya dos nervios. • Si la sensación es dolorosa el cuerpo responde con un movimiento reflejo, que hace apartar la mano rápidamente. En este movimiento, solo interviene la médula espinal. En cambio, cuando la sensación no es dolorosa, la información es procesada por el cerebro. Podemos añadir, también, información de la actividad 2 “El camino desde el medio hasta los receptores del tacto”: • Sabemos que no tenemos la misma sensibilidad en todo el cuerpo. Hay zonas más sensibles que otras. Una vez acabada la charla, encargamos a las niñas y los niños que rehagan el mural a través de todo lo que 67 Actividad 4 EL CAMINO DESDE EL SISTEMA NERVIOSO CENTRAL HASTA EL MÚSCULO regla máscara para tapar los ojos Material para un grupo de cuatro personas: Idea 4. Los actos reflejos y los movimientos voluntarios se producen en diferentes puntos del sistema nervioso Regla de unos 30 cm, 1 máscara para tapar los ojos central y conducen a respuestas diferentes. Las ideas científicas Las ideas de los niños y las niñas Idea 1. El cuerpo recibe información del exterior a tra- No siempre los niños y las niñas actúan con rigor cuan- vés de receptores, que pueden ser de diferentes tipos. do recogen y analizan datos, ni tampoco valoran, de forma espontánea, la importancia de la repetición en Idea 2. La información se transmite desde los recep- la recogida de datos. Igualmente, algunos estudios tores hacia el sistema nervioso central a través de los muestran que son poco propensos a anotar los resul- nervios sensitivos, mientras que la respuesta se envía a tados de una manera ordenada, y a usar instrumentos través de los nervios motores. matemáticos de representación de datos. Idea 3. El sistema nervioso central es el responsable de También se ha observado que las conclusiones que ela- procesar la información. boran por escrito u oralmente suelen ser cortas y muy simples, por eso es importante conseguir que se den 68 cuenta de que una buena conclusión empírica sigue esté apoyada sobre la mesa justo en el borde. Uno de una estructura lingüística determinada, que es el de los demás miembros del grupo se encarga de sostener una afirmación que responde a la pregunta que se haya la regla, mientras los otros dos anotan los resultados en formulado al inicio, acompañada de las evidencias que la libreta de ciencias. la justifican que proceden de los datos que se habrán obtenido en la observación o el experimento. Se trata de soltar la regla, y que la niña o el niño que está con la mano apoyada sobre la mesa la coja lo más La explicación científica rápido posible. El miembro del grupo que sostiene la re- gla la tiene que aguantar por un extremo procurando Tanto los receptores del sentido de la vista como los que la línea del otro extremo que marca 0 cm esté a la del sentido del oído envían la información al encéfalo, misma altura que el dedo índice del niño o la niña que en concreto al cerebro, a través de nervios sensitivos, debe cogerla. el nervio ocular y auditivo, respectivamente. En cam- bio, los receptores del sentido del tacto suelen enviar la información al encéfalo a través de nervios sensi- tivos pasando por la médula espinal. La respuesta de reacción suele ser más rápida ante estímulos táctiles y sonoros. Descripción de la actividad Presentación y realización de la experiencia. Análisis y establecimiento de conclusiones. Representación del funcionamiento de los sentidos de la vista, el olfato y el oído a través de un mural. Orientaciones didácticas Figura 1. Funcionamiento de la experiencia: el dedo 1. Presentación y realización de la experiencia. índice tiene que estar alineado con la regla. Explicamos al grupo clase que vamos a hacer unas ob- servaciones para ver cómo el cerebro reacciona ante varios estímulos. En concreto, pondremos a prueba los estímulos visuales, auditivos y táctiles. En primer lugar, se pone a prueba la respuesta de la Un miembro de cada grupo se debe sentar encima de la mano utilizando únicamente el sentido de la vista. Es mesa, colocado de tal manera que su mano dominante importante que el miembro del grupo que sostiene la 69 regla no dé ninguna pista (ni haga ningún gesto ni nin- nidas en la pizarra, haciendo una afirmación: “La res- gún ruido) de que está a punto de soltarla. Así, quien la puesta más rápida ha sido …porque por término medio tiene que coger solo reaccionará ante el estímulo vi- la regla solo ha recorrido …”. Anotamos las conclusiones sual. El dato que anotar es la cantidad de centímetros en la pizarra, usando como estructura lingüística una que se ha movido la regla cuando la niña o el niño la afirmación acompañada de los datos obtenidos que haya atrapado. Pedimos que repitan el experimento consideramos más relevantes e ilustrativos. Por ejem- tres veces y que solamente anoten en la libreta de cien- plo: “La respuesta más rápida ha sido… porque por tér- cias el valor más pequeño que hayan obtenido. mino medio la regla solo ha recorrido… ”. En segundo lugar, se pone a prueba la respuesta de la 3. Representación del funcionamiento de los sentidos mano utilizando solo el sentido del oído. Repetimos el de la vista, el olfato y el oído a través de un mural. mismo procedimiento, pero esta vez se tapará con una máscara los ojos de la persona que tiene que atrapar la A partir del mural elaborado en la actividad 3, “El ca- regla. El miembro del grupo que sostiene la regla dice mino desde los receptores hasta el sistema nervioso “ya” cuando lo suelta. central”, o haciendo un mural nuevo con la silueta del cuerpo humano, iniciamos una charla en la que se inte- Finalmente, se pone a prueba la reacción utilizando gren los resultados de las observaciones hechas ante- solo el sentido del tacto. Como en el caso, anterior se riormente en el mural para construir una explicación. tapan los ojos de quien debe atrapar la regla y se le avi- sa con un toque en el hombro cuando la otra niña o niño En el caso de la vista y del oído, hay que dirigir la con- la suelta. versación a través de preguntas para conectar el ojo y el oído con el cerebro. Podemos bautizar los nervios 2. Análisis y establecimiento de conclusiones sensitivos que hacen la conexión como nervio ocular y auditivo, respectivamente. Hay que contrastar que Una vez todos los niños y las niñas han hecho las obser- estos dos sentidos se conectan directamente con el vaciones, comprobando la reacción ante los estímulos cerebro, mientras que para el estímulo táctil, como se visuales, acústicos y táctiles, ponemos en común los ha explicado en la actividad 2, la información llega al resultados en una tabla en la pizarra. Podemos sugerir cerebro pasando por la médula espinal. o presentar el uso de herramientas matemáticas para que los resultados sean más analizables. Una posibi- También es necesario destacar que sea cual sea la vía lidad es calcular la media de los datos obtenidos por de entrada de la información y sea cual sea el nervio cada uno de los estímulos. sensitivo que envía la información al cerebro, la res- puesta se da siempre por el mismo nervio motor que Promovemos el análisis de los resultados a través de hace reaccionar los músculos de la mano para que preguntas como: ¿todos hemos reaccionado igual ante atrapen la regla. De esta manera, podemos separar el mismo estímulo?, ¿ante qué estímulo hemos reaccio- mejor la función de los nervios sensitivos de la de los nado más rápido? Escribimos las conclusiones obte- nervios motores. 70 La experiencia de la escuela Arenal de Llevant en el curso de formación de Pequeños talentos científicos María José Poblador fue maestra de la escuela Arenal tema: ¿cómo detecta la piel lo que pasa fuera de de Llevant el curso 2016-17 y con el grupo de 5.º de edu- ella?, ¿todas las partes del cuerpo humano son igual cación primaria llevó a cabo una investigación sobre el de sensibles al tacto?, ¿qué otras partes del cuerpo, sentido del tacto y el camino de la información. que no podemos ver, se activan cuando alguien nos hace cosquillas? A continuación nos explica qué supuso la experiencia para ella y su alumnado. En ese momento, para evitar que se desanimaran, les propuse que podían seguir investigando con “¿Cómo es que tenemos cosquillas en algunas par- el experimento científico del Homúnculo Mapper tes del cuerpo?” fue una de las preguntas que se hi- (https://www.maxplanckflorida.org/fitzpatricklab/ cieron los niños de 5.º B de la escuela para incluir- homunculus). Les gustó la idea y se pusieron a ela- la dentro del proyecto sobre los cinco sentidos que borar las tarjetas de pinchos y de palillos. Una vez habían empezado a trabajar al inicio del curso. Mi terminadas se midieron unos a otros la sensibilidad duda, como maestra, era si serviría como “pregun- en diferentes partes del cuerpo, anotaron en tablas ta investigable”, como generadora de conocimiento los resultados obtenidos, elaboraron gráficas y sa- científico. caron resultados significativos. Los pasillos de la escuela parecían los de un hospital y me sorprendió A partir de ahí iniciamos juntos todo un proceso que el rigor y la seriedad con los que se tomaban lo que exactamente no sabíamos adónde nos llevaría pero estaban haciendo. que nos entusiasmó y nos condujo, entre juegos, de- bates y reflexiones, a construir aprendizaje de una A continuación todo el grupo decidió que también forma muy estimulante. ¡Se había convertido en un sería conveniente realizar una experiencia muy sen- reto que nos demandaba tiempo y energía! Debo in- cilla: la de hacerse cosquillas a sí mismos y unos a dicar que son alumnos acostumbrados a trabajar otros. Esta actividad resultó divertidísima e incluso por proyectos y en grupos cooperativos. Por lo tan- emocionante porque significó un rato de relación to, no tuvimos ninguna dificultad, ni ellos ni yo, para interpersonal e “íntima” (de confianza y de contac- adaptar horarios y otros aspectos del currículum. to respetuoso con compañeros y compañeras) que otras situaciones de la escuela no permiten. Para empezar, en pequeños grupos dibujaron en una silueta humana sus ideas previas en torno al tema Con las observaciones y los datos de estas prácti- y las presentaron y justificaron ante el resto de la cas ya iban sacando conclusiones que les permitían clase. Fue muy enriquecedor ver que entre ellos empezar a poder formular una respuesta más ade- mismos debatían y discutían sus argumentos sobre cuada a la pregunta inicial. Para dar “nombre ci- cómo era el cuerpo humano por dentro, y cómo se entífico” a todo lo que habían experimentado, bus- dieron cuenta de que sus dibujos no solo dejaban sin caron información en internet y en varios libros de una respuesta clara la pregunta investigable sino la biblioteca. Incorporaron vocabulario específico que, además, les generaban nuevas dudas sobre el como receptor táctil, sensor y conceptos como que 71 las zonas más sensibles del cuerpo son las que tie- Mi papel en esta fase fue básicamente de especta- nen más receptores táctiles porque estos no están dora, porque se les veía muy ilusionados y sabían repartidos de manera uniforme por toda la piel, y organizarse y animarse unos a otros para que todo que estos sensores actúan como alarmas que “avi- saliera bien. san” al cerebro de lo que pasa fuera del cuerpo (en nuestro caso, las cosquillas). Por último, tengo que decir que para mí, como ma- estra, ha sido una experiencia muy gratificante El paso siguiente fue construir una maqueta/mode- acompañar a estas niñas y niños a adentrarse en lo para rectificar sus dibujos iniciales y para incor- el mundo de la ciencia de una forma tan lúdica. porar a la misma las conclusiones de su investiga- Como algunos docentes, siempre me había senti- ción. do un poco perdida e insegura en este ámbito. Por otra parte, me ha resultado una tarea relativamen- Finalmente ordenaron todo lo que habían aprendi- te fácil porque la dinámica de nuestra escuela ya es do y comprobado sobre las cosquillas en un esque- la de ayudar a los niños y niñas desde pequeños a ma con tres cuestiones básicas: ¿Qué entra en el aprender de forma significativa resolviendo retos y cuerpo? / ¿Qué pasa dentro del cuerpo? / ¿Qué sale trabajando en grupos cooperativos. del cuerpo? Ya se sentían capaces y satisfechos de poder dar una respuesta a la pregunta investigable: Cuando un estímulo externo (la mano de otra per- sona) nos toca, los receptores táctiles de la piel lo captan y los nervios que están cerca envían la in- formación al cerebro. Este la identifica como “cos- quillas” y da la orden, también a través de los nervi- os, de reaccionar a los músculos y al esqueleto. Casi siempre reaccionamos moviéndonos y riendo y eso hace que intervengan también la respiración (que se acelera) y la circulación de la sangre (el corazón bombea más rápido). Cuando les expliqué en qué consistiría su exposición en el CosmoCaixa, la motivación ya fue total y ab- soluta. Se pusieron de acuerdo entre ellos y surgió un grupo cooperativo voluntario para elaborar el Power Point de todo el proceso y otro para hacer la presentación como representantes de todo el gru- po. El resto de la clase se ofreció para confeccionar el mural y como público crítico durante los ensayos. 72 Referencias bibliográficas Teixeira, F. M. (2000). What happens to the food we eat? Children’s conceptions of the structure and function of Amat, A.; Martí, J.; Grau, V. , Investiguem la matèria, the digestive system. International Journal of Science Barcelona, Ayuntamiento de Barcelona, 2016. Education, 22(5), 507–520. Au, T.; Romo, L. , “Mechanical causality in children’s folk- Toyama, N. (2000). “What are food and air like inside our biology”, in D. L. Medin & S. Atran (Eds.), Folkbiology, 1999, p. boides?”: Children’s thinking about digestion and respi- 355-401, Cambridge MA, MIT Press. ration. International Journal of Behavioral Develop- ment, 24(2), 222–230. Carey, S. , Conceptual change in childhood, Cambridge, Mass. [etc.] : MIT Press. Carvalho, G. 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Ogborn, J.; Kress, G.; Martins, I.; McGuillicuddy, K. , For- mas de explicar: la enseñanza de las ciencias en secun- daria, Madrid, Santillana, 1998. 73 Índice 3 Presentación 4 Introducción 5 Investigar para comprender el funcionamiento del cuerpo humano 11 El camino de los nutrientes: cuando el problema es cómo utilizamos los nutrientes para sobrevivir 21 Actividad 1. Exploración de las ideas de los niños y las niñas sobre el camino de los nutrientes 23 Actividad 2. El camino de la boca al estómago 26 Actividad 3. El camino del estómago a los intestinos 30 Actividad 4. El camino de los intestinos a la sangre 33 La experiencia de la escuela SEAT en el curso de formación de “Pequeños talentos científicos” 34 El camino de los gases: cuando el problema es la respiración y los latidos del corazón 40 Actividad 1. Exploración de las ideas de los niños y las niñas sobre el camino de los gases 42 Actividad 2. El camino del aire hasta los pulmones 45 Actividad 3. Cómo entra el aire hasta los pulmones 48 Actividad 4. El camino de los gases por la sangre 52 La experiencia de la escuela Cervantes en el curso de formación de “Pequeños talentos científicos” 53 El camino de la información: cuando el problema es cómo lo que captan los sentidos nos hace reaccionar 59 Actividad 1. Exploración de las ideas de los niños y las niñas sobre el camino de la información en el sentido del tacto 61 Actividad 2. El camino desde el medio hasta los receptores del sentido del tacto 64 Actividad 3. El camino desde los receptores hasta el sistema nervioso central 68 Actividad 4. El camino desde el sistema nervioso central hasta el músculo 71 La experiencia de la escuela Arenal de Llevant en el curso de formación de Pequeños talentos científicos 73 Referencias bibliográficas 74 Hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano 75 Hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano 76 Hoja de trabajo con la silueta del cuerpo humano 77 Edita: Ayuntamiento de Barcelona. Instituto Municipal de Educación de Barcelona Fundación Catalana para la Investigacion y la Innovación (FCRi) EduCaixa de la Obra Social “la Caixa” Texto: Arnau Amat, Jordi Martí y Irma Darné, miembros del grupo de investigación CoDi (Conocimiento y Didáctica) de la Universidad de Vic-Universidad Central de Catalunya Coordinación: Dirección de Promoción Educativa del Instituto Municipal de Educación de Barcelona. Colaboración: Antoni Trilla (médico, jefe del servicio de Medicina Preventiva y Epidemiología del Hospital Clínico y Provincial de Barcelona); Marcel Costa (biólogo y profesor de secundaria del Institut Obert de Catalunya); Alejandro Montesinos, maestro de la escuela Seat; Maria José Poblador, maestra de la escuela L’Arenal de Llevant; Laura Prats Lucas, maestra de la escuela Cervantes. Agradecimientos: A todos los docentes que han participado en el curso ¿Cómo funciona el cuerpo humano? y a su alumnado. Sus preguntas, sus proyectos y sus presentaciones nos han ayudado a escribir éste libro. Diseño gráfico, maquetación e ilustraciones: Jordi Salvany Barcelona, junio de 2018 © de la edición: Ayuntamiento de Barcelona © de los textos y las imágenes: los autores nombrados Ésta publicación se puede consultar en: www.barcelona.cat/educacio www.fundaciorecerca.cat www.educaixa.com 78