Centro de Estudios de Postgrado

UNIVERSIDAD DE JAÉN Centro de Estudios de Postgrado

Trabajo Fin de Máster

IMPORTANCIA DE LA Trabajo Fin de Máster

FOTOSÍNTESIS PARA LA VIDA EN LA TIERRA

Alumno/a: Sánchez Barajas, Víctor

Tutor/a: Prof. D. Francisca Ortega García Dpto:

Consejería de Educación

ÍNDICE 1. Resumen y palabras clave................................................................................................ 3 2. Introducción ................................................................................................................... 5 3. Fundamentación teórica .................................................................................................. 7 3.1 Delimitación del objeto de estudio ...................................................................................... 7 3.2 Antecedentes y estado de la cuestión ................................................................................. 7 3.2.1 Epistemología de conceptos, respiración y fotosíntesis en plantas .............................. 7 3.2.2 El proceso de la fotosíntesis ........................................................................................ 12 3.2.3 Respiración en plantas ................................................................................................ 22 3.2.2 Ideas previas de los alumnos del concepto de fotosíntesis y respiración ................... 24 3.2.3 Desarrollo de la fotosíntesis y respiración en el currículo. .......................................... 28 3.2.4 Fotosíntesis y respiración en el currículo escolar de secundaria “LOMCE” ................. 32 4. Propuesta didáctica ....................................................................................................... 35 4.1 Introducción ....................................................................................................................... 35 4.2 Justificación ....................................................................................................................... 35 4.3 Contextualización .............................................................................................................. 35 4.4 Objetivos ............................................................................................................................ 36 4.5 Competencias básicas........................................................................................................ 39 4.6 Contenidos de la materia................................................................................................... 41 4.7 Metodología ...................................................................................................................... 42 4.8 Interdisciplinariedad .......................................................................................................... 51 4.9 Evaluación.......................................................................................................................... 51 4.10 Atención al alumnado con necesidades específicas y de apoyo educativo ..................... 53 5. Referencias bibliográficas .............................................................................................. 54 6. Anexos.......................................................................................................................... 57

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1. Resumen y palabras clave En este trabajo se aborda la Fotosíntesis desde un punto de vista disciplinar y didáctico. Concretamente, los contenidos estudiados son una parte de la nutrición en las plantas pero queremos centrarnos en la importancia biológica de la fotosíntesis, proceso que determina la existencia de la vida en la Tierra, ya que los seres autótrofos no solo son los responsables del aporte de oxígeno a la atmósfera, sino además constituyen el primer nivel de las cadenas tróficas, son los únicos capaces de formar materia orgánica a partir de sustancias inorgánicas. Hay que mencionar la importancia de las masas vegetales que actúan como sumideros de CO2 atmosférico y por lo tanto, son eficaces controladores del efecto invernadero y el cambio climático. Por ello, el estudio de los procesos fotosintéticos en la enseñanza obligatoria es fundamental, pues favorece la alfabetización científica del alumnado. En primer lugar se describen los antecedentes históricos y el estado actual sobre la “nutrición en las plantas” haciendo énfasis en el proceso de fotosíntesis. Se analiza el tratamiento que estos contenidos han tenido en las distintas reformas educativas de nuestro país, así como los enfoques que los libros de texto vienen ofreciendo sobre los mismos. Por último, analizaremos la importancia de las ideas previas de los estudiantes sobre la ciencia, y la necesidad de establecer propuestas didácticas basadas en el modelo constructivista del aprendizaje, como el cambio conceptual, para superar dichas ideas. En este sentido, se propone una acción de aula para el 1º curso de Bachillerato, cuyo objeto es alcanzar un aprendizaje significativo para el alumnado en torno a la nutrición de las plantas entendiendo y comprendiendo el proceso de fotosíntesis. Palabras clave: nutrición, fotosíntesis, cambio conceptual, ideas previas, 1º bachillerato, aprendizaje. Abstract This paper deals with the photosynthetic from a point of view discipline and teaching. Specifically, the contents studied are nutrition in plants but we want to focus focusing on the biological importance in the photosynthesis, process determining the existence of the live, being that the autotrophs organisms are not only responsible for O2 contribution to the atmosphere, they also constitute the first level of the food chain, they are the only beings capable of forming organic matter from inorganic substances. We must mention the importance of plant masses as sinks of atmospheric CO2 and 3

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therefore are effective driver greenhouse effect and climate change. Therefore, the study of the photosynthetic in the compulsory education is essential, since it fosters scientific literacy of students. Firstly, it describes the historical background and the current state about “nutrition in plants” placing emphasis on the process of photosynthesis. It analyzes the treatment that these contents have had throughout the different Spanish educational laws, as well as the approach that the textbooks are offering on them. Finally, it discusses the importance of student’s preconceptions about science, and the need to establish didactic proposals based on the constructivist model of learning, such as the conceptual change to overcome such ideas. In this respect, it proposes a classroom action for the stage of high school, whose object is to achieve a significant learning for the students about nutrition in plants understanding the process of photosynthesis. Keywords: nutrition, photosynthesis, conceptual change, preconception, 1º high school, training.

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2. Introducción La presente memoria constituye el Trabajo Fin de Master del Máster Universitario en Profesorado de Educación Secundaria Obligatoria y Bachillerato, Formación Profesional y Enseñanza de Idiomas, en la especialidad de Biología y Geología. La temática abordada en este trabajo de “Fisiología Vegetal”, centrándonos en la “nutrición de las plantas”, reforzando sobre todo el proceso de Fotosíntesis, tanto desde el punto de vista epistemológico-teórico como desde el punto de vista de la didáctica de las ciencias experimentales formando parte de la asignatura de Biología y Geología de 1º de Bachillerato. La Fisiología Vegetal es la ciencia encargada del estudio del funcionamiento de las plantas y, la nutrición vegetal, nos permite conocer y explicar cómo las plantas utilizan la energía de la luz solar para, a partir de materia inorgánica, sintetizar moléculas orgánicas, con la producción de oxígeno como resultado de reacciones bioquímicas. Este proceso es esencial para el desarrollo y mantenimiento de la vida tal y como hoy la conocemos. Asimismo, las plantas contribuyen a reducir los efectos del cambio climático, pues son capaces de actuar como potentes sumideros de dióxido de carbono atmosférico, gas responsable del calentamiento del planeta junto con otros gases denominados “de efecto invernadero”. A lo largo de los años, se llevaron a cabo una serie de descubrimientos relevantes que de forma gradual han permitido interpretar la fotosíntesis, como proceso que realizan exclusivamente los vegetales y la respiración, como proceso común a todos los seres vivos. La evolución del conocimiento sobre ambos procesos, permitió elaborar el nuevo modelo de nutrición de los seres vivos, que consiste en una serie de complejas reacciones bioquímicas que tienen lugar a nivel celular, cuya función es proporcionar al organismo la energía y la materia necesaria para generar y regenerar sus propias estructuras. Por lo tanto, la diferencia entre vegetales y animales y en términos más generales entre autótrofos y heterótrofos, no radica en la fase de la nutrición asociada a la respiración que los iguala, sino en la capacidad de los primeros para sintetizar materia orgánica a partir de materia inorgánica, utilizando para ello la energía luminosa, proceso que conocemos como “fotosíntesis”. Por lo tanto dichos descubrimientos otorgaron a los vegetales una función clave en el medio, ya que se comprobó que eran los responsables de la entrada de la energía en el ecosistema. Este hecho permite contemplar el mundo vegetal desde una nueva dimensión, más amplia y general, explicando los intercambios y los ciclos de la materia, que tienen lugar en los ecosistemas.

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Teniendo en cuenta esta situación, el estudio de los procesos fotosintéticos y nutritivos en los contextos escolares es fundamental, pues contribuye a la alfabetización científica del alumnado, aspecto de vital importancia en nuestra sociedad actual. La revisión histórica sobre el conocimiento de la nutrición en general y la nutrición vegetal en particular, como en otros muchos casos, pone de manifiesto que a pesar de las numerosas evidencias científicas, fue necesario la superación de potentes obstáculos para que fuese aceptado el nuevo modelo de nutrición. No podemos olvidar que inicialmente la nutrición estaba asociada a la alimentación y totalmente desconectada de la respiración, que se circunscribió durante años al intercambio de gases de los animales, cuya función se percibía como trascendental para el mantenimiento de la vida. Además, la nueva concepción científica de la nutrición vegetal contradecía “la teoría del humus”, vigente e incuestionable durante siglos, que definía este proceso de forma muy intuitiva, dada su mayor similitud con la nutrición animal, y que de hecho fue defendida por ciertos sectores científicos todavía a mediados del siglo XIX. Por una parte en este trabajo se describen los hitos que se han ido alcanzando a lo largo de la historia en relación al proceso de fotosíntesis en las plantas, así como el estado actual de conocimiento de este proceso. Seguidamente se analizan los contenidos relativos a la fotosíntesis que se imparten en la Educación Secundaria y Bachillerato según la ley educativa vigente. Asimismo, se incluye una revisión sobre el enfoque predominante con que los libros escolares tratan los contenidos de fotosíntesis en las plantas. En la segunda parte de nuestro trabajo se desarrolla una unidad didáctica para tratar los contenidos de fotosíntesis vegetal dentro de la nutrición en el primer curso de la etapa de Bachillerato, de acuerdo con las prescripciones que el actual currículo establece (RD 1105/2014).

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3. Fundamentación teórica 3.1 Delimitación del objeto de estudio La fotosíntesis en un proceso que supone la utilización de los fotones de la luz en modo de energía para transformar la materia inorgánica presente en el medio externo en materia orgánica asimilable para su utilización en el desarrollo de las complejas estructuras que forman parte de la planta. Este proceso es de vital importancia para la supervivencia de todos los seres vivos, ya que a partir de una energía renovable como es la luz se obtiene se obtiene otro tipo de energía química que es útil para los diferentes mecanismos biológicos de todas las formas de vida. Las plantas a diferencia de los animales y otros seres realizan una nutrición autótrofa. Este proceso consiste en la auto-fabricación del alimento necesario para el desarrollo de estos organismos, a partir de sustancias como H2O, CO2, sales minerales y energía obtenida a través del proceso de fotosíntesis. En cambio los seres heterótrofos a diferencia de los autótrofos, tienen que alimentarse con sustancias orgánicas que son sintetizadas por otros organismos, autótrofos o heterótrofos.

3.2 Antecedentes y estado de la cuestión 3.2.1 Epistemología de conceptos, respiración y fotosíntesis en plantas A lo largo del tiempo los conocimientos y el concepto sobre la fotosíntesis han ido cambiando. Estos cambios se producen gracias a las aportaciones de diferentes intelectuales que se muestran a continuación. Antes de las aportaciones de Aristóteles al campo de la fisiología vegetal, Teophasto en los años (372-287 A.C) realizó una serie de ensayos centrándose en la nutrición vegetal. También se llevaron a cabo investigaciones en botánica a manos de Dioscórides en el siglo I A.C. (Quintanilla, Daza, & Merino, 2010). Aristóteles e Hipócrates desarrollaron una teoría que serviría para explicar lo que ellos entendían por nutrición vegetal, la cual se llamó “teoría del humus”. En esta teoría explicaron que se establecía similitud entre la alimentación animal y las plantas, afirmando que las raíces de las plantas serian “bocas” por donde se ingería el alimento que se encontraba en el suelo. Dicho alimento seria el humus o los restos orgánicos que se acumulan en la superficie. (Quintanilla, Daza, & Merino, 2010). Aristóteles también dedujo que había cierta posibilidad de que la luz fuera la causante del color característico de las plantas, el verde. (Orozco de Amézquita, 2014). A mediados del siglo XVII dentro de la edad moderna, Van Helmont realizó una

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serie de trabajos con los que llegó a la conclusión de que las plantas solo se sostenían con agua sin necesidad de otros elementos que se encuentran en el suelo. En uno de sus experimentos cultivó una planta dentro de un recipiente y verificó que la tierra perdía menos peso que lo que se añadía en la planta. De esta manera dedujo que el aumento de peso se debía al agua que se incorporaba a la planta y pensó que toda la masa de la planta procedía únicamente del agua. (Universidad de Salamanca “Historia de la fotosíntesis”, España, 2014) Stephen Hales en el año 1727, determina que una parte de los nutrientes con los que se alimenta una planta provienen de la atmósfera, también determinó que la luz tiene algo que ver en el proceso de incorporación de estos nutrientes. (Salisbury & Ross, 1994) Hales también reconoce que una porción de aire contribuye en la alimentación de las plantas argumentando que el creador había formado el aire para que todos los seres vivos pudieran respirar, animales y plantas. De esta manera se acabó con la idea de Aristóteles en la cual se argumentaba que las plantas se alimentaban únicamente del humus que contiene la tierra del suelo. (Universidad de Salamanca “Historia de la fotosíntesis”, España, 2014) Joseph Priestly (químico Británico) sugirió que el oxígeno sí que participaba en el proceso. Demostró que el aire tenía un elemento, el cual lo denominó aire deflogisticado, más tarde Lavoisier lo llamó oxígeno. Priestly demostró que una planta realmente restauraba el aire empobrecido por el simple hecho de arder una vela en él. Todas estas observaciones hicieron concluir a este científico que todas las plantas que se encuentran en el planeta, ya sean más grandes o más pequeñas, intervienen en la purificación y limpieza de nuestra atmósfera. (Universidad de Salamanca “Historia de la fotosíntesis”, España, 2014)) El holandés Jan Higenhousz era médico de la corte de la emperatriz de Austria María Teresa y en uno de sus viajes por vacaciones a Inglaterra repite los experimentos que había realizado Priestley. Con la repetición de esos experimentos y con la realización de nuevos ensayos, Higenhousz concluyó que las plantas “vician” el aire (producirían CO2) así sea en presencia de luz o de oscuridad, siendo igual en animales. Cuando iluminaba las plantas con la luz solar se producía un fenómeno en el que la liberación de aire deflogisticado aventaja al aire consumido. Este médico demostró que para el desprendimiento del O2 fotosintético se necesitaba luz del sol y que este proceso solo ocurría en las partes verdes de las plantas. A partir de estas investigaciones que hizo recomendaba a quien tenía plantas en casa que las sacaran por las noches para evitar que los habitantes se intoxicaran. (Orozco de Amézquita, 2014). Por esta misma época Jean Senebier publicó un tratado en Ginebra, sobre la

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influencia que tenía la luz solar para la modificación de los seres que ocupan los tres reinos, centrándose y dándole más importancia al reino vegetal. Senebier tuvo la misma observación que Hignehousz a lo que añadió que la actividad de restauración del aire que llevaban a cabo las plantas dependía de la cantidad de “aire fijado”, así llamaba al dióxido de carbono. (Universidad de Salamanca “Historia de la fotosíntesis”, España, 2014) Nicholas Theodore de Saussure a comienzos del siglo XIX realizó una publicación donde explicaba que el peso de la materia orgánica y el oxígeno que producen las plantas era mayor que el aire “fijado” (gasto de CO2). Concluyó que el reactivo que hacía falta era el agua ya que se incorporaba a las plantas acompañado del aire, de esta manera dedujo que para que se produjera azúcar en las plantas hacía falta la incorporación de agua. Su última aportación fue que observó que durante el proceso de fotosíntesis se intercambiaban volúmenes casi igualitarios de CO2 y O2. (Orozco de Amézquita, 2014) En el año 1842 un médico alemán, Julius Robert Mayer relacionó la función de la fotosíntesis en la cadena de transformaciones energéticas que tienen lugar dentro de nuestro planeta, haciendo referencia por primera vez a la importancia que tienen las plantas verdes en el ciclo de la materia y energía. Julius Von Sachs en 1865 pudo demostrar que en el proceso que se lleva a cabo en la fotosíntesis se forman compuestos de carbono (hidratos de carbono). Para llegar a esta afirmación realizó una serie de experimentos en los que cubrió la mitad de la hoja de una planta y la otra mitad la dejó expuesta a la luz solar. Con el paso de las horas expuso la hoja de su estudio a vapores de iodo y vio como la parte de la hoja que había estado expuesta al sol adquiría un color violeta oscuro, esto se debía a la presencia de almidón, que reaccionaba con el iodo. Por lo tanto a Von Sachs le debemos la siguiente ecuación clásica del proceso de la fotosíntesis:

6CO2 + 6H2O + energía solar

C6H12O6 + 6O2

En 1904 se pudo comprobar que la fotosíntesis tiene diferentes pasos, uno de ellos dependiente de luz e independiente de temperatura y el otro paso independiente de luz y dependiente de temperatura. Todo este descubrimiento fue obra de Blackman, artífice de diferenciar dos fases en el proceso, la fase oscura o enzimática y la fase lumínica. (Orozco de Amézquita, 2014) Van Niel en el año 1929 dio un paso transcendental en el desarrollo del concepto de fotosíntesis, ya que consideró que se trataba de un proceso redox en el 9

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cual se producía la reducción de CO2 y la oxidación de H2O. A partir de este descubrimiento podemos escribir la ecuación de la fotosíntesis tal y como se acepta en nuestros tiempos (Universidad de Salamanca “Historia de la fotosíntesis”, España, 2014): LUZ 6 H2O + 6 CO2

C6H12O6 + 6 O2

Samuel y kamen en 1941 realizando un estudio donde usaron agua con oxígeno pesado (O18) afirmaron definitivamente que el oxígeno que se liberaba en la fotosíntesis provenía del H2O. En 1957 Melvin Calvin identificó un compuesto que era el causante de la incorporación del gas carbónico (CO2). (Curtis y Barnes, 2001). Pudo identificar este compuesto mediante un estudio donde utilizó el isotopo radiactivo del carbono ( 14C) para poder marcar las moléculas de CO2 y poder ver así la ruta de incorporación de este compuesto en el material orgánico. (Universidad de Salamanca “Historia de la fotosíntesis”, España, 2014) Arnon, D. (1954) realizó un estudio en el cual expuso a la luz cloroplastos de espinaca aislados pero acompañados por moléculas de ADP y fosfato, observó que se originaban moléculas de ATP. Gracias a este estudio se pudo confirmar que la producción de ATP es el mecanismo principal por el que la energía de la luz es captada y absorbida por la clorofila y los pigmentos auxiliares. La energía luminosa es conservada como energía química en los enlaces de las moléculas de ATP. A este proceso se le denominó fotofosforilación fotosintética. A los tres años Arnon, D. y sus colaboradores allá por el año 1957 aislaron una proteína de los cloroplastos de las espinacas. Esta proteína al añadirse a bajas concentraciones catalizaba la fotoreducción de NADP+ y reducía en menor cantidad el NAD+. Este grupo de científicos evidenciaron el acoplamiento entre los procesos de fotofosforilación y fotoreducción del NADP+. Por lo tanto se concluyó que la producción de ATP estaba acoplada a la transferencia de electrones ayudada por la luz desde el H2O al NADP+ con la consiguiente liberación de O2. (Orozco de Amézquita, 2014)

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Figura 1. Evolución del concepto de fotosíntesis

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3.2.2 El proceso de la fotosíntesis El proceso de fotosíntesis que se desarrolla en las plantas consiste en la transformación de la energía captada del sol (luz solar) en energía química. Esta energía es utilizada por todas las plantas para la reducción del gas carbónico y la producción de hidratos de carbono mediante la intervención de sustancias inorgánicas y agua. Generalmente se trata de un conjunto de reacciones bioquímicas que dan la función a las plantas iluminadas de poder producir materia orgánica constituyendo de esta manera un proceso esencial para la vida. El agua presente en las plantas juega el papel de reductor y por lo tanto en la fotosíntesis se obtiene la liberación de oxígeno. Por lo tanto la fotosíntesis es una fuente de energía para la mayoría de las formas de vida existentes en nuestro planeta, aunque existen bacterias que viven en los fondos de los océanos y usan unas fuentes de energía alternativas en ausencia completa de luz. (Barceló et al, 2001); (Pineda, 2004); (Taiz, 2006) Los organismos primitivos prefotosintéticos se supone que utilizaron para su metabolismo moléculas de alta energía, sintetizadas de forma prebiótica. Los fósiles encontrados que datan de los primeros organismos fotosintéticos determinan que aparecieron hace unos tres mil millones de años y comenzaron el proceso de conversión gradual de una atmosfera de carácter reductor a otra de carácter oxidante, esto abrió paso al metabolismo aerobio (oxibiótico) y a la consiguiente evolución de los organismos superiores, inclusive los animales. A las bacterias le antecedieron las algas verdes, las algas eucariotas y plantas superiores. (Pineda, 2004) La vida que se desarrolla en la tierra depende principalmente de la energía del sol. La fotosíntesis es el único proceso conocido que puede aprovechar la energía solar en forma de luz. El termino fotosíntesis en si significa “síntesis que usa luz”. Todos los organismos fotosintéticos a partir de la energía solar producen compuestos del carbono como son los carbohidratos, sintetizan estos compuestos a partir de dióxido de carbono y agua con la producción adicional de oxígeno. Posteriormente se muestra la ecuación de la fotosíntesis (Pineda, 2004):

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La energía que se libera de estas moléculas es utilizada para impulsar diferentes procesos energéticos en las diferentes células de la planta. Además de todo esto es utilizado como fuente de materia y energía para casi todas las formas de vida de que hay en el planeta ya que las plantas son la base de casi todas las cadenas alimenticias. (Taiz & Zeiger, 2006) En plantas superiores el tejido fotosintético más activo es el mesófilo de las hojas. Las células que encontramos en el mesófilo tienen multitud de cloroplastos, que contienen los pigmentos necesarios para la absorción de la luz (clorofilas a y b) además de carotenos. Las clorofilas a y b las podemos encontrar en las plantas verdes y las clorofilas c y d solo las encontraremos en cianobacterias y algunos protistas. Las diferentes clases de carotenoides que se pueden encontrar en todos los organismos fotosintéticos son moléculas de carácter lineal con la presencia de dobles enlaces múltiples y conjugados. Resumiendo, en el proceso de fotosíntesis la planta absorbe energía solar y se encarga de oxidar el agua liberando oxígeno y reduciendo el dióxido de carbono con la consiguiente formación de azucares que son compuestos de carbono. (Taiz & Zeiger, 2006) En organismos eucariotas la fotosíntesis tiene lugar en el cloroplasto. La siguiente imagen nos muestra una micrografía electrónica de una sección delgada de un cloroplasto de guisante.

Figura 2. Micrografía electrónica de cloroplasto de guisante (Taiz & Zeiger, 2006)

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El cloroplasto en su exterior está rodeado por una doble membrana que lo aísla del citoplasma. En el interior podemos observar un sistema membranoso, cada membrana se denomina tilacoide. El estroma que es la región del cloroplasto que se encuentra fuera de los tilacoides, alberga las reacciones de reducción del carbono que son catalizadas por enzimas solubles en agua. Al conjunto de tilacoides apilados se les denomina grana. En la fotosíntesis podemos diferenciar dos etapas; una de ellas se desarrolla con las reacciones de transformación de energía y la otra con las reacciones de fijación del carbono, etapa denominada como Ciclo de Calvin.

Reacciones que llevan a cabo la transformación de energía en la fotosíntesis En los cloroplastos podemos encontrar una serie de pigmentos fotosintéticos que tienen la función de absorber la luz solar, en las figuras 3 y 4 podemos observar sus espectros de absorción y la estructura que tienen. Los pigmentos típicos de un organismo fotosintético son las clorofilas aunque podemos encontrar otros tipos de pigmentos denominados accesorios y que complementan el espectro de absorción de la luz todos ellos en los cloroplastos. Las clorofilas son moléculas complejas que están formadas por una parte hidrofílica (cabeza) y por otra parte hidrofóbica e hidrocarbonada (cola). La parte de la “cola” tiene la función de anclar los pigmentos a la porción hidrófoba de su entorno. En organismos fotosintéticos también encontramos carotenoides, este tipo de moléculas lineales tienen múltiples enlaces conjugados dobles los cuales permiten la absorción de la luz dentro del rango de 400 a 500 nm. Tienen un color anaranjado característico debido a la luz que reflejan. Podemos encontrar carotenoides en todos los organismos que lleven a cabo la fotosíntesis. El color naranja de las zanahorias se debe a un carotenoide denominado β-caroteno. (Taiz & Zeiger, 2006). Este tipo de pigmentos se hacen llamar pigmentos accesorios porque la luz que absorben es transferida a la clorofila para el proceso de fotosíntesis.

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Figura 3. Estructura de pigmentos fotosintéticos. (Taiz & Zeiger, 2006)

Figura 4. Espectro de absorción de algunos pigmentos: 1-bacterioclorofila a; 2-clorofila a; 3-clorofila b; 4ficoerytrobilin; 5-βcaroteno. (Taiz & Zeiger, 2006)

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La energía luminosa que absorben las plantas a través de los carotenoides y las clorofilas se transforma en energía química que queda almacenada en la formación de enlaces químicos de alta energía. La transformación de la energía luminosa a energía química comprende un proceso complejo en el que intervienen cooperativamente la gran mayoría de los pigmentos y un conjunto de proteínas encargadas del transporte de electrones. Un gran grupo de pigmentos funcionan como una antena que se encarga de captar la luz y enviarla hacia el centro de reacción. Los “complejos antena” son sistemas que tienen la función de transmitir la energía de manera muy eficiente a los centros de reacción con los que están asociados. Una vez transferida la energía lumínica y enviada al centro de reacción se producen una serie de reacciones de reducción y oxidación que conducen al almacenaje de la energía en forma de energía química.

Figura 5. Transferencia de energía durante la fotosíntesis. (Taiz & Zeiger, 2006)

Se piensa que el método físico por el cual se trasmite la energía de excitación desde la clorofila, que capta la energía lumínica, hasta el centro de reacción, es la transferencia de resonancia. Debido a este método la energía de excitación viaja de una molécula hacia otra a través de un proceso no radiante. Los fotones de luz

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captados por los pigmentos antena son transferidos en forma de energía al centro de reacción, por lo que hemos de decir que este tipo de transferencia energética es muy eficiente. En las plantas nos encontramos con cuatro grandes complejos: fotosistema I, fotosistema II, citocromo b6f y la ATP sintetasa. Estos complejos están encargados de realizar bastantes procesos químicos que agrupan las reacciones de transformación de energía en la fotosíntesis. Primeramente los fotones tienden a excitar a la clorofila especializada del centro de reacción y esto conlleva la consiguiente expulsión de un electrón de alta energía. Ese electrón viaja a través de un conjunto de transportadores de electrones y puede reducir NADP+ para los electrones del fotosistema I o P700 para los electrones del fotosistema II. (Taiz & Zeiger, 2006) La molécula de agua (H2O) es el primer donador de electrones que tiende a oxidarse en el lumen de los tilacoides. En el estroma cerca del tilacoide se produce la reducción del NAD+ que se considera el último aceptor. Todo esto viene a formar una cadena de flujo electrónico de carácter lineal desde H2O a NADP+ con la consiguiente formación de nuevas moléculas de O2 y NADPH (figura 6). A continuación escribimos la ecuación de este proceso: 2H2O + 2NADP+

O2 + 2NADPH + 2H+

Figura 6. Esquema en Z de la fotosíntesis. (Taiz & Zeiger, 2006)

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Los cuatro complejos que hemos comentado anteriormente se disponen vectorialmente integrados en la membrana del tilacoide y llevan a cabo una serie de procesos que podemos observar de manera gráfica en la figura 7.  En el fotosistema I se produce la reducción del NADP+ a NADPH gracias a la ferredoxina (fd) y la flavoproteina ferredoxina-NADP reductasa (FNR). Este proceso se lleva a cabo en el estroma  En el fotosistema II el agua es oxidada hasta formar O2. Este proceso se lleva a cabo en el lumen del tilacoide y se produce una liberación de protones en el propio lumen.  La función que tiene el citocromo b6f es la de recibir electrones del PSII y transmitirlos al PSI. También lleva a cabo el transporte de protones adicionales que se encuentran en el estroma y acaban en el lumen del tilacoide.  La ATP sintasa se encarga de acoplar la salida de protones hacia el estroma con la fosforilación del ADP para producir la síntesis de ATP. Todo esto es posible gracias al gradiente electroquímico que se produce entre en lumen y el estroma. (Taiz & Zeiger, 2006)

-

+

Figura 7. Membrana del tilacoide: Transferencia de e y H . (Taiz & Zeiger, 2006)

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Ciclo de Calvin: Fijación del carbono Todos los organismos eucarióticos fotosintéticos reducen el CO2 para formar carbohidratos a través de un único proceso que se denomina “Ciclo de Calvin”. La finalidad del ciclo de Calvin es la fijación del dióxido de carbono hasta materia orgánica. En 1950 Melvin Calvin y sus colaboradores realizaron una seria de experimentos y estudios que dieron con el descubrimiento de este ciclo bioquímico. Por este descubrimiento le otorgaron el Premio Nobel en el año 1961. (Taiz & Zeiger, 2006) En el ciclo de Calvin se distinguen 3 fases: 1. Se produce la formación de dos moléculas de 3-fosfoglicerato a partir de la carboxilación del aceptor de CO2 ribulosa-1,5-bisfosfato. El 3fosfoglicerato es el primer intermediario estable. 2. Se forma un hidrato de carbono, el gliceraldehido-3-fosfato a través de la reducción de 3-fosfoglicerato. 3. A partir de gliceraldehído-3-fosfato se produce la regeneración del aceptor de CO2 que es la ribulosa-1,5-bisfosfato. En las reacciones que se produce la fijación del carbono dentro del estroma, el ATP y el NADPH que se han producido en las reacciones de captura de energía son usados para la reducción del gliceraldehído fosfato, que es un compuesto formado por tres carbonos. Cada vez que se realiza el ciclo una molécula de carbono se incorpora. Para la producción de dos moléculas de gliceraldehído fosfato se tienen que producir seis vueltas en el ciclo (figura 8). El ciclo de Calvin requiere para que se pueda llevar a cabo del aporte de seis moléculas de dióxido de carbono (CO2) y otras seis moléculas de agua (H2O) que son combinadas de manera enzimática con seis moléculas de ribulosa 1-5 bi-fosfato por la acción de otra enzima denominada Rubisco. Se forman seis moléculas inestables de 6 átomos que dan lugar a doce moléculas de 3-fosfoglicerato. Se consumen doce moléculas de ATP en la obtención de doce moléculas de 1-3 bifosfoglicerato y estas a su vez se reducen enzimáticamente, produciendo 12 moléculas gliceraldehído 3fosfato con la intervención de 12 moléculas de NADPH. Dos de las moléculas de gliceraldehído 3-fosfato se utilizan para la síntesis de glúcidos, ácidos grasos y aminoácidos. El resto se utilizan para la regeneración de moléculas de ribulosa 1-5 bifosfato que permite que se vuelva a iniciar el ciclo. (Curtis & Barnes, 2001) Hay que apuntar que los primeros productos obtenidos por la asimilación del CO2 son triosas-fosfato que después pasan a ser moléculas de azucares tanto sencillos (fructosa y glucosa) como complejos (almidón y sacarosa). (Azcón-Bieto & Talón, 19

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2000). Estas moléculas de azúcar las utilizan las células en sus vías metabólicas para la generación de energía y la síntesis de otras moléculas orgánicas como son los ácidos grasos los carbohidratos y las proteínas.

Figura 8. Ciclo de Calvin (Curtis, H. y S. Barnes. 2014)

Factores externos que influyen en el proceso La concentración de gases en el aire (CO2 y O2), la temperatura, la falta de agua y la intensidad luminosa son los factores que intervienen en el aumento o disminución del rendimiento fotosintético.  La concentración de CO2: el rendimiento fotosintético aumenta si la intensidad luminosa es alta y constante en relación con la cantidad de CO2 en el aire hasta que se alcanza un cierto valor de dióxido de carbono y el rendimiento se estabiliza. (Jimeno et al., 2003); (Puigdomènech, 1986)  La temperatura: las diferentes especies de organismos fotosintéticos

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tienen un intervalo de temperatura en el cual se desarrollan, no todas las plantas soportan las mismas temperaturas. El proceso fotosintético aumenta con la temperatura ya que se produce un aumento de movilidad de las moléculas en la fase oscura. El proceso aumenta hasta una determinada temperatura en la que se produciría la desnaturalización enzimática y por lo tanto disminuiría el rendimiento. (Jimeno et al., 2003); (Puigdomènech, 1986)  La concentración de O2: a mayor concentración de oxígeno menor es el rendimiento fotosintético ya que comienzan los procesos de fotorespiración. (Jimeno et al., 2003) 

La intensidad lumínica: hay especies que se encuentran adaptadas a desarrollarse en bajos periodos de luz y otras especies que se desarrollan en periodos de intensidad de luz altos. Así podemos encontrar especies de penumbra y especies fotófilas. En cada planta, a mayor intensidad luminosa obtendremos mayor rendimiento de la fotosíntesis, hasta un cierto límite en el que se produce la fotooxidación irreversible de los pigmentos fotosintéticos. Si se produce una intensidad luminosa igual para plantas C4 y C3, las plantas C4 manifiestan un mayor rendimiento que las C3 puesto que están adaptadas a climas cálidos y secos, por lo que nunca alcanzan la saturación lumínica. (Jimeno et al., 2003); (Puigdomènech, 1986)

 Tiempo de iluminación: algunas especies desarrollan una mayor producción fotosintética con el aumento de las horas de luz, pero también nos encontramos con otras especies que necesitan alternar horas de luz y de oscuridad. (Puigdomènech, 1986); (Jimeno et al., 2003)  La escasez de agua: el rendimiento disminuye con la falta de agua en el terreno y vapor de agua en al aire. Esto se produce porque la planta ante la escasez de agua cierra sus estomas para evitar la deshidratación, impidiendo así que se produzca la entrada de CO2. De este modo con el incremento de la concentración de O2 dentro de la planta se desencadena la fotorespiración. En condiciones de escasez de agua una planta C4 sería más eficaz que otra planta C3. (Puigdomènech, 1986); (Jimeno et al., 2003)  Diferentes longitudes de onda del espectro: las clorofilas a y b solo absorben la energía luminosa en la región roja y azul del espectro, las xantofilas y carotenos en la azul, las ficocianinas en la naranja y las ficoeritrinas en la región verde. Si la longitud de onda supera los 680 nm 21

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el fotosistema II no actuaria y se produciría una reducción del rendimiento fotosintético al existir exclusivamente la fase lumínica cíclica. (Jimeno et al., 2003)

3.2.3 Respiración en plantas La respiración en las plantas es un proceso bioquímico en el cual los compuestos orgánicos que se obtienen en la fotosíntesis se oxidan y forman CO2 y H2O, gran parte de la energía liberada en la oxidación se almacena en forma de ATP y es utilizada por el vegetal para su crecimiento, el mantenimiento de sus estructuras, la regeneración de proteínas, el transporte de sustancias y en procesos de reparación. En la respiración aerobia no solo se sintetiza ATP sino que también se sintetizan otra serie de moléculas orgánicas productoras de ácidos grasos, aminoácidos, porfirinas y pigmentos. (Ribas-Carbó y González-Meler, 2000) Los procesos que comprende son: glucolisis, ciclo de los ácidos tricarboxílicos, vía de oxidación de las pentosas fosfato, fosforilación oxidativa de ADP y la oxidación del NADH (poder reductor). Las rutas metabólicas que tienen lugar en la respiración se pueden dividir en cuatro etapas (Ribas-Carbó y González-Meler, 2000): 1. Degradación de sacarosa y almidón que se obtienen durante la fotosíntesis y se forma fructosa-1,6-bisfosfato. 2. La fructosa-1,6-bisfosfato se oxida y se forma piruvato a través de la glucolisis. 3. La mitocondria recibe el piruvato obtenido y lo oxida hasta la formación de CO2 a través del ciclo del Krebs (ácidos tricarboxílicos) y se produce una gran parte del NADH. 4. El NADH se utiliza en la cadena de transporte electrónico para la formación de ATP. La vía glucolítica tiene otra vía que la complementa que es la de las pentosas fosfato que utiliza glucosa-6-fosfato para dar lugar a gliceraldehído-3-fosfato y fructosa-6-fosfato, los dos son intermediarios de la vía glucolitica. El almidón se almacena en los plastidios (amiloplastos o cloroplastos) de la planta en forma de gránulos insolubles ya que es el producto de reserva más importante en vegetales. La síntesis del almidón se lleva a cabo en el proceso de fotosíntesis y está formado por unidades de amilosa y amilopectina. La amilosa y la amilopectina son moléculas de glucosa unidas de forma lineal y que tienen diferentes ramificaciones. La degradación del almidón se lleva a cabo mediante una serie de reacciones en las que trabajan diferentes enzimas como la α y β-amilasa y la almidón

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fosforilasa entre otros enzimas desramificantes. La siguiente reacción muestra como el producto final de la degradación del almidón es la glucosa—1—fosfato. En la reacción se produce la degradación del almidón y tiene lugar cuando en la planta hay altos niveles de fosfato inorgánico (Pi):

Almidón(n) + Pi

Glucosa-1-P + almidón (n-1)

Interacción de las vías metabólicas respiratorias El grado de interacción entre las vías metabólicas de la respiración es muy alto (Ribas-Carbó y González-Meler, 2000). La regulación de una vía depende más o menos directo de las otras vías. Dentro de las células fotosintéticas, donde se produce la fijación del dióxido de carbono y la formación de glicolato en el fenómeno de fotorrespiración, vemos que existe una relación entre la fotorrespiración y la cadena de transporte electrónico de la mitocondria. En la producción de serina a través de glicina también se produce una molécula de NADH que puede que sea oxidado posteriormente en la cadena de transporte electrónico de la mitocondria. Por esto observamos que la actividad de la cadena de transporte electrónico mitocondrial afecta a la reacción de producción de serina, y por tanto, a la fotorrespiración. Todas las células siendo fotosintéticas o no tienen gran número de interacciones entre sus diferentes vías metabólicas de la respiración, destacan las siguientes:  La vía de las pentosas fosfato y la glucolítica tienen varios puntos en común. A la hora de degradarse la sacarosa, se forma una glucosa y una fructosa que se transforman seguidamente en glucosa-6-fosfato y fructosa-6-fosfato. Estas dos moléculas son el sustrato de la glicolisis y la vía de las pentosas fosfato, y se pueden cambiar por una enzima denominada hexofosfato isomerasa. De esta manera los productos de la vía de las pentosas fosfato son la fructosa-6-fosfato y el 3-Pgliceraldehído que son a su vez intermediarios de la glucolisis.  El ciclo de Krebs y la vía glucolítica también guardan una estrecha relación porque el sustrato de la glicolisis es el sustrato inicial del ciclo de Krebs (piruvato). El piruvato es transportado al interior de la mitocondria y es oxidado a través de la enzima piruvato deshidrogenasa para que posteriormente entre al ciclo de Krebs. El piruvato puede ser 23

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reducido a etanol o ácido láctico mediante el proceso de fermentación, en este proceso se perdería una molécula de NADH.  La cadena de transporte electrónico y el ciclo de Krebs también tienen relación. El NADH es uno de los sustratos principales de la cadena de transporte electrónico, esta molécula es el producto principal del ciclo de Krebs. Por otra parte la succinato deshidrogenasa que es una enzima del ciclo de Krebs forma parte de manera intrínseca en la cadena de transporte electrónica formando parte de la membrana mitocondrial.

3.2.2 Ideas previas de los alumnos del concepto de fotosíntesis y respiración En los últimos 50 años se ha producido un desarrollo creciente en la Didáctica de las Ciencias debido a la investigación sobre el constructivismo y el cambio conceptual (Posner et al., 1982); (Driver, 1988). En la actualidad la Didáctica de las Ciencias a la vez que avanza más el tiempo se configura como una disciplina específica y se estudian y debaten los fundamentos epistemológicos de la misma. (Mellado y Carracedo, 1993) Uno de los mayores problemas que tiene la enseñanza de las ciencias es que el alumnado presenta una serie de concepciones que son alternativas al conocimiento científico, incluso alguno de los estudiantes las mantienen después de la instrucción científica. (Solís, 1984); (Driver, 1988); (Campanario y Moya, 1999); (Bello, 2004) En los años setenta comenzaron las primeras investigaciones sobre las ideas previas, también llamadas preconcepciones, errores conceptuales, ideas intuitivas entre otros. Estas ideas destacan por la labor que tienen en la enseñanza y el aprendizaje de las ciencias. El punto de partida de la investigación se produjo porque Ausubel motivó a los investigadores sobre la importancia que tiene conocer las ideas intuitivas de los estudiantes para tener un punto de referencia y partir de ese punto la enseñanza. Por este motivo hay numerosos estudios y publicaciones que tratan de las concepciones alternativas y ponen de manifiesto un gran número de tales concepciones. (Solís, 1984); (Driver, 1988); (Campanario y Moya, 1999); (Campanario y Otero, 2000); (Bello, 2004). Estudios realizados en todo el mundo determinan que los estudiantes desarrollan ideas sobre los conceptos científicos antes de que se les enseñara ciencias en el colegio. En alguno de los casos las ideas están relacionadas con lo que va a enseñarse, pero en otros casos las ideas no están acopladas a lo que van a estudiar,

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esto hace que se interfiera en el aprendizaje del alumno. (Solís, 1984); (Driver, 1988). Por otra parte, los docentes durante muchos años han enseñado los conceptos a los estudiantes como si tuvieran la mente vacía y había que llenarla de conocimiento desde cero. Este tipo de enseñanza hoy día está casi completamente en desuso. Había estudiantes que aprendían más que otros ya que tenían más capacidad y el aprendizaje era concebido como un proceso de adquisición de la información y se dejaba más de lado el desarrollo de las destrezas de los alumnos (Campanario y Otero, 2000). Mediante el estudio de las ideas previas se observa que el estudiante posee una estructura cognitiva, que está elaborada gracias a sus experiencias cotidianas, lo cual sirve para predecir y explicar los acontecimientos que suceden a su alrededor. (Solís, 1984) Multitud de veces el individuo no sabe que sus concepciones son erróneas sobre los fenómenos científicos. A través de las investigaciones llevadas a cabo, destacan de los resultados obtenidos, el paralelismo que mantienen las ideas previas de los alumnos y las determinadas teorías históricas de épocas generalmente precientíficas. (Pozo y Carretero, 1987) Las concepciones epistemológicas de la ciencia tienen una relación con las concepciones de como aprendemos el conocimiento científico. Gran número de alumnos piensan que un conocimiento científico se reúne en forma de definiciones y ecuaciones que deben de ser comprendidas y memorizadas. Hoy día sabemos que estos factores son un gran obstáculo para el aprendizaje de las ciencias, por esto hay multitud de fracasos a la hora de la enseñanza de estas. Estos obstáculos son verdaderos elementos contrarios que merman y filtran los conocimientos académicos. (Campanario y Moya, 1999) Bello (2004) dice que las ideas previas las construye elaboradamente el individuo para obtener una respuesta y de esta manera interpretar los conceptos científicos, elaborando así unos modelos predictivos y explicativos de la realidad, de forma coherente. Estos modelos equivocados de diferentes fenómenos son diferentes de los modelos y las teorías científicas por unas cuantas razones que se detallan a continuación (Osborne et al., 1983): 1. Los conceptos intuitivos son construidos desde la niñez, interpretando la realidad de acuerdo con la edad de desarrollo en la que se encuentre el sujeto. 2. Los estudiantes se centran más en aprender a través de explicaciones aisladas de algún hecho específico que en la búsqueda de leyes generales que valen para diferentes fenómenos.

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3. Los alumnos tienen gran dificultad a la hora de razonar de manera abstracta. Consideran el aspecto concreto de la situación, lo que les lleva a tener conclusiones intuitivas que a menudo son equivocadas. 4. A diario hablamos de términos científicos a los cuales incorporamos significados diferentes, los intercambiamos entre sí o le determinamos un significado ambiguo. La mayoría de las veces los estudiantes tienen unas ideas previas que se adaptan o son correctas al hecho que está describiendo, de ahí se deriva en parte la dificultad de eliminarlas. Es muy posible que un alumno pueda contestar bien una serie de preguntas basándose en razonamientos incorrectos. (Campanario y Otero, 2000) Mulford y Robinson (2002) exponen que si un estudiante encuentra una información que es contraria al esquema que él tiene de la realidad, no aceptaría la nueva información porque la consideraran errónea. De esta manera el alumnado puede que coja diferentes vías ante la nueva información, la pueden ignorar, rechazar o llegar a aceptarla realizando cambios en sus concepciones. Según Bello (2004) los conceptos que tienen carácter anómalo son aceptados por el estudiante llevándolo a revisar su esquema representacional. De esta manera el prescindir de un marco conceptual que sirve para dar sentido e interpretar determinados hechos, sustituirlo por otro con el que está en conflicto es tarea difícil. (Solís, 1984) Desde la década de los ochenta los investigadores han tenido cada vez más interés en el estudio de las preconcepciones que tienen los estudiantes de los procesos de fotosíntesis y respiración. A partir de las primeras investigaciones nos encontramos con algunas propuestas didácticas desarrolladas para solucionar los problemas encontrados, cuyo objetivo principal es esquivar la aparición de las concepciones alternativas más utilizadas. En la actualidad el problema de la enseñanza y el aprendizaje de los procesos de respiración y fotosíntesis continúa existiendo, con numerosas cuestiones que abordar. (Charrier et al., 2006) Charrier y colaboradores (2006) realizaron una revisión donde se recogen las concepciones alternativas más frecuentes que tienen los estudiantes en relación con la respiración y la fotosíntesis en las plantas. Destacamos las siguientes: Concepciones alternativas para la fotosíntesis: 1) Piensan que las plantas a través de las raíces obtienen todo su alimento desde el suelo. 2) Los estudiantes a la hora de definir el concepto de fotosíntesis

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mencionan más que las plantas realizan este proceso para vivir o crecer, y no lo relacionan tanto con el concepto científico. 3) Creen que las hojas de las plantas tienen la función de captar alimentos y el agua de la lluvia. 4) No hacen mención de la clorofila o no saben cuál es su función. Los que la mencionan le atribuyen más funciones de las que tiene (sangre de las plantas, protección, servir como alimento, etc…) 5) Confunden la función del O2 y CO2 6) Piensan que los tallos y las raíces absorben los gases implicados en el proceso y no las hojas. 7) Mezclan el proceso de fotosíntesis con el de respiración. 8) No saben si las plantas necesitan luz, en casos de que lo mencionen les atribuyen funciones como que da color a la planta, da vida, da salud y da crecimiento. 9) Dicen que las plantas realizan la fotosíntesis de día y respiran por la noche. 10) En general no mencionan los procesos de transformación de la energía. 11) Desconocen donde queda la energía que se obtiene de la fotosíntesis. 12) Determinan que la energía es un medio para dar calor. 13) No nombran generalmente la producción de hidratos de carbono en el proceso. 14) Identifican la fotosíntesis exclusivamente con la producción de O2 y no con la producción de materia orgánica. Concepciones alternativas para la respiración: 1) Los alumnos no saben definir el concepto de respiración ya que lo confunden con el fenómeno de la fotosíntesis. 2) Una mayoría piensa que las plantas no respiran, otros piensan que respiran de noche y otros dicen que de día. 3) Determinan que la respiración es un cambio gaseoso. 4) No saben dónde se lleva a cabo la respiración, mencionando en los pulmones, en las hojas, en las raíces. Pocos sujetos afirman que se produce en las mitocondrias.

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5) Opinan que la respiración en el reino animal es distinta que en el reino vegetal. 6) Piensan que la respiración solo se lleva a cabo en el sistema respiratorio. 7) Confunden la función del CO2 y O2. 8) Desconocen que el proceso de respiración sea una fuente de obtención de energía. Existen serias dificultades para la construcción de los conceptos de respiración y fotosíntesis ya que diferentes estudios realizados sobre las ideas previas de los alumnos lo determinan. Durante años los docentes han manifestado a través de sus observaciones que la respiración y fotosíntesis son conceptos complejos y resultan difíciles de ser aprendidos y enseñados. (Charrier et al., 2006) Generalmente los conceptos de respiración y fotosíntesis suelen enseñarse juntos, uno tras otro. Son mencionados como procesos catabólicos y anabólicos que tienen lugar en los organismos, realizando así una comparativa entre los intercambios gaseosos y las reacciones químicas globales. Por esto no es de extrañar que los alumnos crean que son procesos opuestos. Habitualmente los estudiantes suelen considerar que la respiración es un proceso mediante el cual los seres vivos pueden intercambiar gases con la atmosfera, en especial los animales. El fin de la explicación es subrayar las diferencias del intercambio gaseoso que se producen en ambos procesos. Esta idea es generalizada y se invierte ya que se concibe el intercambio gaseoso como la respiración. De esta manera los alumnos consideran que la fotosíntesis es un tipo de respiración inversa que las plantas llevan a cabo durante el día. (Cañal, 1997) Muchos de los autores de los estudios de investigación apuntan que la posible causa de los errores conceptuales que tienen los estudiantes son provocados por el profesorado. Por ejemplo, tanto profesores como libros de texto utilizan los términos de respiración, intercambio gaseoso y ventilación de forma similar. Por este motivo se debería de profundizar más en el estudio de las concepciones disciplinares que presentan los docentes que dan clase.

3.2.3 Desarrollo de la fotosíntesis y respiración en el currículo. El material más utilizado por los docentes como modelo de referencia básico para el desarrollo de la práctica educativa es el libro de texto. Por este motivo se ha desarrollado una importante línea de investigación en el campo de las Didácticas de las Ciencias, donde se han analizado libros de texto de todos los objetivos y enfoques. 28

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(González Rodríguez et al., 2003); (Ferreiro y Occelli, 2008) Los textos que se recogen en los libros escolares corresponden un modelo de enseñanza ya sea de manera implícita o explícita. Los textos se fundamentan en una concepción del aprendizaje y la ciencia con el que se prioriza la utilización de determinados contenidos y determinadas propuestas de secuenciación de actividades (Jiménez Aleixandre, 2000). Las secuencias de actividades son muy importantes para que el alumno tenga un proceso de aprendizaje bueno de los conocimientos científicos, ya que se centran en los contenidos más importantes o más complejos para los alumnos, favoreciendo también así la interrelación que se origina en los distintos tipos de contenidos. Los procesos que realizan las plantas como la fotosíntesis y la respiración tienen gran importancia a la hora de los análisis de textos escolares, ya que contribuyen a comprender el mundo de las plantas y tienen un alto grado de dificultad a la hora del aprendizaje. Numerosos estudios realizados sobre las ideas previas de los alumnos ante los dos conceptos anteriormente citados exponen la complejidad que tienen a la hora de su aprendizaje. (González Rodríguez et al., 2003; (Ferreiro y Occelli, 2008) Generalmente las editoriales han optado toda la vida por la incorporación de muchos conceptos a la hora de hablar de fotosíntesis o respiración en bachillerato. El tratamiento de toda la información que nos aportan dichas editoriales también tiene una serie de deficiencias. El principal problema es que los contenidos se abordan de manera declarativa, no dando paso a una mayor inclusión en actividades específicas. El actual currículo oficial contradice el hecho citado anteriormente, niega el hecho de que sin actividades se aprenden mucho mejor los conceptos y que el modelo expositivo es mejor para alcanzar el aprendizaje. El nuevo currículo recoge una nueva concepción de la enseñanza de las ciencias. En la etapa de la enseñanza obligatoria la mayoría de las editoriales se centran en el estudio de la fotosíntesis a nivel pluricelular, ya que se piensa que esta es la manera más adecuada para los cursos de la E.S.O. Se considera que en cursos inferiores al Bachillerato, esta manera de estudio es buena porque se llega a una conceptualización razonable del proceso asociada a modelos vegetales conocidos, próximos y concretos. Además se realizan conexiones con el nivel celular aunque se estudie más detalladamente en Bachillerato debido a que el alumnado tiene mayor capacidad para comprender diversos aspectos bioquímicos de los procesos de fotosíntesis y respiración. Es importante el estudio del reino vegetal ya que tiene un papel determinado en las redes tróficas y en los ciclos de materia, por esto es de vital importancia que en los diseños didácticos se hable de la relación entre estos niveles. Lo peor de esto es 29

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que estas relaciones muchas veces no se establecen, lo que conlleva a que el alumno no adquiera el conocimiento biológico a través de una visión globalizada y de síntesis. Generalmente las editoriales tratan de forma general el concepto de nutrición de las plantas en un nivel celular y la diferencia entre seres autótrofos y heterótrofos en ambos niveles. Hay que promover el establecimiento de relaciones entre dos conceptos clave para que se produzca la comprensión biológica del planeta, ya que los currículos vigentes otorgan dicho tópico, puesto que en ellos se hace referencia a la relación citada. Si solo mencionamos en textos los nutrientes que son necesarios para las plantas y el proceso de la reacción química, generalmente de forma declarativa, sea a nivel celular como pluricelular, no es suficiente para que el alumno adquiera la comprensión que conlleva el proceso de fotosíntesis ya que los estudiantes elaboran unas concepciones alternativas que están bien conocidas. (Driver et al., 1999); (Cañal, 1990) Nos podemos encontrar con otra deficiencia que se produce al no relacionar la interrelación que existe entre el ciclo hidrológico y el mundo de los vegetales ya que se elimina la importancia que tiene el mismo en relación con el entorno. El estudiante debería de conocer este aspecto y las implicaciones ambientales que suponen las alteraciones que se produzcan en este ciclo biogeoquímico como de otros muchos ciclos, de esta manera se relacionaría una adecuada conciencia ambiental. (Harlen, 1998) La mayoría de los libros que nos encontramos en las aulas utilizan el modelo animal para explicar el proceso de respiración. Por esta causa un número de alumnos de los centros docentes piensan que las plantas no respiran o tienen una visión antropocéntrica del proceso. (Charrier et al., 2006) La respiración se incluye de manera dispersa en la mayoría de los textos (Ferreiro y Occelli, 2008). Es una gran deficiencia el hecho de que no se explique en los libros de texto que las plantas llevan a cabo el proceso de respiración, haciéndolo tanto de día como de noche. Esta relación es de vital importancia para que los alumnos superen los obstáculos a los que están expuestos a la hora de relacionar los procesos de respiración y fotosíntesis, evitando así que se puedan generar ideas erróneas. (Cañal, 1997) Las editoriales por lo general destacan la importancia biológica y la función energética de la respiración para el mantenimiento de las funciones vitales de los seres vivos. Dicho concepto no se retoma a la hora de abordar diferentes contenidos en torno a nutrición, metabolismo y energía, demostrando así que la respiración celular

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es un proceso aislado y por lo tanto se trata como un concepto aislado dentro de otros temas y no se relaciona con ellos para llegar a una mejor comprensión del concepto. (Ferreiro y Occelli, 2008) La finalidad que tienen las actividades que nos encontramos en los libros es comprobar la teoría previa presentada de una forma declarativa. Nos encontramos con muy pocas actividades de carácter práctico y que se dirijan a la exploración de las ideas previas del alumnado (González Rodríguez et al., 2003); (Ferreiro y Occelli, 2008). Meyer (1994) da vital importancia a las actividades que captan las ideas previas de los alumnos, ya que estas favorecen la comprensión de los contenidos y son importantes en el proceso de aprendizaje y permiten saber que conoce el estudiante. Las ideas previas del alumnado es un punto de partida interesante para empezar a construir determinados conceptos y favorecer el cambio conceptual. Las editoriales exponen unos modelos didácticos “tradicionales”, este tipo de modelo se centra en los conceptos más expositivos sin dar importancia al aprendizaje significativo a través de un desarrollo de actividades que correspondan con el contenido. La mayoría de las actividades que se plantean en los libros tienen la finalidad de observar si un estudiante se ha quedado con la teoría expuesta anteriormente. (González Rodríguez et al., 2003); (Ferreiro y Occelli, 2008). Observamos que los textos escolares no permiten la contextualización histórico y social de las teorías y modelos. Estos tampoco presentan un conocimiento científico que sea provisorio y perfectible impidiendo el desarrollo de la actividad creativa y crítica del alumnado. (Ferreiro y Occelli, 2008) Por lo tanto los análisis realizados a los libros de texto ponen en manifiesto la importancia en procesos de enseñanza-aprendizaje y la necesidad de mejorar, las mejoras podrían centrarse en los siguientes aspectos (González Rodríguez et al., 2003); (Ferreiro y Occelli, 2008):  Promover las relaciones entre los niveles celular y ecológico, manteniendo la preponderancia del nivel celular. (González Rodríguez et al., 2003)  Hacer hincapié en que el CO2 es un nutriente que no se puede sustituir en el proceso fotosintético. (González Rodríguez et al., 2003)  Subrayar que las plantas como cualquier otro ser vivo lleva a cabo la respiración, y lo hace tanto de día como de noche. (Ferreiro y Occelli, 2008)  Mejorar actividades, dando paso a actividades de carácter más experimental y prácticas con la consiguiente indagación de hechos y 31

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fenómenos. (González Rodríguez et al., 2003)  Importante la inclusión de la historia de la ciencia en las propuestas didácticas ya que favorece a la construcción científica. (Ferreiro y Occelli, 2008) Los libros son un material muy importante de referencia para los docentes, pero aun así es imposible adaptarlo a cualquier aula o a cualquier estudiante, aunque sea un material bueno debe de estar bien empleado por parte del profesor y del propio alumnado. (González Rodríguez et al., 2003)

3.2.4 Fotosíntesis y respiración en el currículo escolar de secundaria “LOMCE” A lo largo de las etapas educativas de le educación secundaria observamos cómo evolucionan los temas respecto al concepto de nutrición de las plantas. A continuación según el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato haremos un repaso de que contenidos se enseñan en cada uno de los cursos de la ESO y Bachillerato. En 1º y 3º de la ESO dentro del bloque 3 denominado “La biodiversidad en el planeta tierra” encontramos el siguiente contenido referente a los vegetales, Plantas: musgos, helechos, gimnospermas y angiospermas. Características principales, nutrición, relación y reproducción. Los criterios de evaluación que encontramos para este tema son los siguientes: 1. Reconocer que los seres vivos están constituidos por células y determinar las características que los diferencian de la materia inerte. 2. Describir las funciones comunes a todos los seres vivos, diferenciando entre nutrición autótrofa y heterótrofa. 3. Reconocer las características morfológicas principales de los distintos grupos taxonómicos. 4. Categorizar los criterios que sirven para clasificar a los seres vivos e identificar los principales modelos taxonómicos a los que pertenecen los animales y plantas más comunes. 5. Describir las características generales de los grandes grupos taxonómicos y explicar su importancia en el conjunto de los seres vivos.

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6. Caracterizar a los principales grupos de invertebrados y vertebrados. 7. Determinar a partir de la observación las adaptaciones que permiten a los animales y a las plantas sobrevivir en determinados ecosistemas. 8. Utilizar claves dicotómicas u otros medios para la identificación y clasificación de animales y plantas. 9. Conocer las funciones vitales de las plantas y reconocer la importancia de estas para la vida. En 4º de la ESO no se encuentra ningún contenido que hable del proceso de fotosíntesis en sí. El bloque “Las plantas: sus funciones, y adaptaciones al medio” se lleva a cabo en el curso de 1º de Bachillerato y lo podemos encontrar en el bloque cinco. Este tema desarrolla una serie de contenidos que son los siguientes: Funciones de nutrición en las plantas, Proceso de obtención y transporte de los nutrientes, Transporte de la savia elaborada, La fotosíntesis, Funciones de relación en las plantas, Los tropismos y las nastias, Las hormonas vegetales, Funciones de reproducción en los vegetales, Tipos de reproducción, Los ciclos biológicos más característicos de las plantas, La semilla y el fruto, Las adaptaciones de los vegetales al medio y Aplicaciones y experiencias prácticas. Dentro de los contenidos observamos que en este curso se imparte el proceso de fotosíntesis y respiración. A continuación se muestran los criterios de evaluación que se llevan a cabo para evaluar sobre este tema 1. Describir cómo se realiza la absorción de agua y sales minerales. 2. Conocer la composición de la savia bruta y sus mecanismos de transporte. 3. Explicar los procesos de transpiración, intercambio de gases y gutación. 4. Conocer la composición de la savia elaborada y sus mecanismos de transporte. 5. Comprender las fases de la fotosíntesis, los factores que la afectan y su importancia biológica. 6. Explicar la función de excreción en vegetales y las sustancias producidas por los tejidos secretores. 7. Describir los tropismos y las nastias ilustrándolos con ejemplos. 8. Definir el proceso de regulación en las plantas mediante hormonas

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vegetales. 9. Conocer los diferentes tipos de fitohormonas y sus funciones. 10. Comprender los efectos de la temperatura y de la luz en el desarrollo de las plantas. 11. Entender los mecanismos de reproducción asexual y la reproducción sexual en las plantas. 12. Diferenciar los ciclos biológicos de briofitas, pteridofitas y espermafitas y sus fases y estructuras características. 13. Entender los procesos de polinización y de doble fecundación en las espermafitas. La formación de la semilla y el fruto. 14. Conocer los mecanismos de diseminación de las semillas y los tipos de germinación. 15. Conocer las formas de propagación de los frutos. 16. Reconocer las adaptaciones más características de los vegetales a los diferentes medios en los que habitan. 17. Diseñar y realizar experiencias en las que se pruebe la influencia de determinados factores en el funcionamiento de los vegetales. Dentro del bloque “La célula viva. Morfología, estructura y fisiología vegetal” en el curso de 2º de Bachiller encontramos el siguiente contenido referente al tema que abordamos este trabajo. El contenido se denomina “La fotosíntesis: Localización celular en procariotas y eucariotas. Etapas del proceso fotosintético. Balance global. Su importancia biológica”. Los criterios de evaluación para este contenido son: 1. Pormenorizar los diferentes procesos que tienen lugar en cada fase de la fotosíntesis. 2. Justificar su importancia biológica como proceso de biosíntesis, individual para los organismos pero también global en el mantenimiento de la vida en la Tierra.

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4. Propuesta didáctica 4.1 Introducción El desarrollo de esta unidad didáctica tiene como referencia los siguientes documentos de la legislación vigente:  Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato.  Decreto 231/2007, de 31 de julio, por el que se establece la ordenación y las enseñanzas correspondientes a la Educación Secundaria Obligatoria en Andalucía.  Orden de 10 de agosto de 2007, por la que se desarrolla el currículo correspondiente a la Educación Secundaria Obligatoria en Andalucía. Los objetivos, competencias básicas, contenidos, metodología y evaluación que se recogen en esta unidad didáctica han sido extraídos de los documentos anteriores.

4.2 Justificación La unidad didáctica “La Fotosíntesis” esta dirigida para los alumnos de 1º de Bachillerato. Pertenece al área de Biología y Geología, está relacionada con los contenidos del bloque 5: “Las plantas: sus funciones y sus adaptaciones al medio”, según se recoge en el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato

4.3 Contextualización Características del centro El instituto IES Sierra Mágina está situado en la localidad de Huelma en la calle Historiador Tomas Quesada sin número. Es un centro público en el que se ofrece la posibilidad de cursar Secundaria Obligatoria, Ciclos Formativos de Grado Medio, Bachillerato, Sección bilingüe y FPB en electricidad y electrónica. En el curso 2014-2015 el centro cuenta con 593 alumnos y alumnas que se dispersan en cada una de las modalidades citadas anteriormente.

Características del alumnado Los alumnos y alumnas a los que va dirigida esta unidad tienen una edad comprendida entre 16 y 17 años.

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La unidad está centrada en 1º de Bachillerato “B”, formado por 29 alumnos de los que 15 son niñas y 14 son niños. El respeto entre los alumnos es muy bueno al igual que la disciplina y educación.

4.4 Objetivos Objetivos generales de etapa (OGE) Según recoge el Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato, los objetivos generales de etapa que se alcanzan con esta unidad didáctica son los que se muestran a continuación: a) Ejercer la ciudadanía democrática, desde una perspectiva global, y adquirir una conciencia cívica responsable, inspirada por los valores de la Constitución española así como por los derechos humanos, que fomente la corresponsabilidad en la construcción de una sociedad justa y equitativa. b) Consolidar una madurez personal y social que les permita actuar de forma responsable y autónoma y desarrollar su espíritu crítico. Prever y resolver pacíficamente los conflictos personales, familiares y sociales. c) Fomentar la igualdad efectiva de derechos y oportunidades entre hombres y mujeres, analizar y valorar críticamente las desigualdades y discriminaciones existentes, y en particular la violencia contra la mujer e impulsar la igualdad real y la no discriminación de las personas por cualquier condición o circunstancia personal o social, con atención especial a las personas con discapacidad. d) Afianzar los hábitos de lectura, estudio y disciplina, como condiciones necesarias para el eficaz aprovechamiento del aprendizaje, y como medio de desarrollo personal. e) Dominar, tanto en su expresión oral como escrita, la lengua castellana y, en su caso, la lengua cooficial de su Comunidad Autónoma. f) Expresarse con fluidez y corrección en una o más lenguas extranjeras. g) Utilizar con solvencia y responsabilidad las tecnologías de la información y la comunicación. h) Conocer y valorar críticamente las realidades del mundo contemporáneo, sus antecedentes históricos y los principales factores de su evolución. Participar de forma solidaria en el desarrollo y mejora

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de su entorno social. i) Acceder a los conocimientos científicos y tecnológicos fundamentales y dominar las habilidades básicas propias de la modalidad elegida. j) Comprender los elementos y procedimientos fundamentales de la investigación y de los métodos científicos. Conocer y valorar de forma crítica la contribución de la ciencia y la tecnología en el cambio de las condiciones de vida, así como afianzar la sensibilidad y el respeto hacia el medio ambiente. k) Afianzar el espíritu emprendedor con actitudes de creatividad, flexibilidad, iniciativa, trabajo en equipo, confianza en uno mismo y sentido crítico. l) Desarrollar la sensibilidad artística y literaria, así como el criterio estético, como fuentes de formación y enriquecimiento cultural. m) Utilizar la educación física y el deporte para favorecer el desarrollo personal y social. n) Afianzar actitudes de respeto y prevención en el ámbito de la seguridad vial.

Objetivos generales de área (OGA) A continuación citamos los Objetivos Generales de Área de Biología y Geología expuestos en el Real Decreto 1105/2014: 1. Conocer los conceptos, teorías y modelos más importantes y generales de la biología y la geología, de forma que permita tener una visión global del campo de conocimiento que abordan y una posible explicación de los fenómenos naturales, aplicando estos conocimientos a situaciones reales y cotidianas. 2. Conocer los datos que se poseen del interior de la Tierra y elaborar con ellos una hipótesis explicativa sobre su composición, su proceso de formación y su dinámica. 3. Reconocer la coherencia que ofrece la teoría de la tectónica de placas y la visión globalizadora y unificadora que propone en la explicación de fenómenos como el desplazamiento de los continentes, la formación de cordilleras y rocas y el dinamismo interno del planeta, así como su contribución a la explicación de la distribución de los seres vivos. 4. Realizar una aproximación a los diversos modelos de organización de los

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seres vivos, tratando de comprender su estructura y funcionamiento como una posible respuesta a los problemas de supervivencia en un entorno determinado. 5. Entender el funcionamiento de los seres vivos como diferentes estrategias adaptativas al medio ambiente. 6. Comprender la visión explicativa que ofrece la teoría de la evolución a la diversidad de los seres vivos, integrando los acontecimientos puntuales de crisis que señala la geología, para llegar a la propuesta del equilibrio puntuado. 7. Integrar la dimensión social y tecnológica de la biología y la geología, comprendiendo las ventajas y problemas que su desarrollo plantea al medio natural, al ser humano y a la sociedad, para contribuir a la conservación y protección del patrimonio natural. 8. Utilizar con cierta autonomía destrezas de investigación, tanto documentales como experimentales (plantear problemas, formular y contrastar hipótesis, realizar experiencias, etc.), reconociendo el carácter de la ciencia como proceso cambiante y dinámico. 9. Desarrollar actitudes que se asocian al trabajo científico, tales como la búsqueda de información, la capacidad crítica, la necesidad de verificación de los hechos, el cuestionamiento de lo obvio y la apertura ante nuevas ideas, el trabajo en equipo, la aplicación y difusión de los conocimientos, etc., con la ayuda de las tecnologías de la información y la comunicación cuando sea necesario.

Objetivos Didácticos Esta materia ha de contribuir a que los alumnos y las alumnas desarrollen las siguientes capacidades: 1. Identificar todas aquellas sustancias de carácter líquido o gaseoso que se utilizan en el proceso de nutrición autótrofa llevado a cabo por las plantas (agua, sales minerales y CO2), así como los órganos de la planta donde se produce la entrada de estas sustancias (raíces y hojas). 2. Saber identificar el proceso fotosintético y el respiratorio en las plantas, teniendo en cuenta los factores abióticos que afectan a cada uno de ellos, el fin biológico que tienen y el intercambio de gases que se produce en ellos. 3. Diseñar experimentos sencillos para probar diferentes hipótesis sobre 38

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los procesos de nutrición, fotosíntesis y respiración que están presentes en nuestra vida cotidiana. 4. Valorar la importancia que tiene el proceso de la fotosíntesis como mecanismo biológico que posibilita la vida de la mayoría de seres vivos, de manera directa manteniendo la propia vida de la planta y de manera indirecta permitiendo la vida de los animales. 5. Tomar conciencia de los daños que pueden acarrear las emisiones de CO2 a la atmósfera, así como saber interpretar la relación existente entre las emisiones de este gas y el proceso fotosintético de las plantas con la fijación de CO2. 6. Analizar e interpretar la serie de datos cualitativos y cuantitativos relativos a los procesos de nutrición, fotosíntesis y respiración. 7. Entender la ciencia como una disciplina que no está cerrada ni acabada, sino que está en continuo cambio gracias a las aportaciones de los científicos a lo largo de la historia. 8. Conocer y valorar las aportaciones científicas llevadas a cabo a lo largo de la historia y la importancia que tiene en la actualidad. 9. Utilizar de manera adecuada todo el vocabulario científico de la unidad didáctica que se desarrolla.

4.5 Competencias básicas En esta unidad didáctica se desarrollan, a mayor o menor nivel las siete competencias básicas que se recogen en el Real Decreto 1105/2014 y se redactan a continuación: 1. Comunicación lingüística: Se deberá cuidar el lenguaje científico, así como el del uso de términos. Al presentar escritos sobre la práctica tienen que usar expresiones correctas, concisas y claras. Deben de leer multitud de artículos e información referente con el tema para abordar una serie de actividades y desarrollar una de las prácticas propuestas. Todo lo anterior ayudara al desarrollo de esta competencia. 2. Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología: En determinadas ocasiones usaremos el lenguaje matemático a lo largo de nuestra unidad didáctica. Este lenguaje nos ayudara a la hora de tratar gráficas y tablas para analizar alguno de los datos que nos propone nuestro tema, pudiendo desarrollar así una

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conclusión. 3. Competencia digital: Esta competencia es muy importante en nuestra unidad. Será utilizada infinidad de veces para el desarrollo de las actividades. Con el uso de las tecnologías digitales podrán buscar información en multitud de sitios y elaborar trabajos en un periodo corto de tiempo. 4. Aprender a aprender: Se llevará a cabo mediante la construcción de un nuevo conocimiento científico que contrastara nuevas teorías e hipótesis, que será integrado en el conocimiento que el alumno tenía anteriormente. 5. Competencias sociales y cívicas: Algunas actividades serán desarrolladas a través de un método colaborativo, en la que participaran todos los alumnos y se requerirá de la colaboración de todos. Deberán de abordar un tema todos los componentes de un grupo para llegar a un final satisfactorio. 6. Sentido de iniciativa y espíritu emprendedor: En las actividades abiertas y de grupo se favorecerá a que los alumnos desarrollen un espíritu crítico a la hora de dar sus opiniones. Esto fomentará la iniciativa personal y el espíritu emprendedor que cada estudiante pueda exponer a sus compañeros. 7. Conciencia y expresiones culturales: En el desarrollo de la unidad didáctica se expone un conocimiento que permite acceder a manifestaciones sobre la herencia cultural como es el patrimonio medioambiental. Se incide sobre las ideas de los alumnos para concienciarlos de la importancia que tienen los bosques para el desarrollo de la vida en la tierra. De esta manera se enseña a respetar a cada uno de las plantas y los árboles que componen el planeta. En la siguiente tabla mostramos la relación existente entre los objetivos didácticos (OD), los objetivos generales de etapa (OGE), los objetivos generales de área (OGA) y las competencias básicas (CCBB):

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OEM

OGE

OGA

CCBB

1

d),i),j),k)

1,2,3,5,9

1,2,3,4,6

2

d),g),i),k)

1,2,3,4,5

1,2,3,4,6

3

d),i),j),k)

1,2,3,5

1,2,4,6

4

i),j),k)

5,7,8

2,4,5,6,7

5

i),j),k)

5,7,8

2,4,5,6,7

6

d),g),i),j),k)

1,2,3

2,3,4,6

7

i),j),k)

8,9

2,4,6

8

i),j),k)

9

2,4,5,6

9

d),g)

3

1,2

Tabla 1. Relación entre OD, OGE, OGA y CCBB

4.6 Contenidos de la materia A continuación, se muestra la relación entre los contenidos de la materia que se imparten en 1º de Bachillerato según el Real Decreto 1105/2014, con cada una de las competencias básicas (CCBB):

Contenidos

Competencias

Funciones de nutrición en las plantas. Proceso de obtención y transporte de los nutrientes.

Transporte de la savia elaborada.

1,4,6,7

2,4,6

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La fotosíntesis.

2,3,4,5,6

Funciones de relación en las plantas. Los tropismos y las nastias. Las hormonas vegetales.

2,4,5,7

Funciones de reproducción en los vegetales. Tipos de reproducción. Los ciclos biológicos más característicos de las plantas. La semilla y el fruto.

1,2,4,5,6

Las adaptaciones de los vegetales al medio.

1,4,5,6,7

Aplicaciones y experiencias prácticas.

2.3.4.5.6

4.7 Metodología La metodología a seguir incluye una serie de sesiones en las que trabajaremos la comprensión de conceptos y la aplicación del método científico con la consiguiente adquisición de las competencias básicas. Los alumnos trabajaran en el laboratorio por grupos reducidos que serán elegidos por el profesor en función de hacer grupos homogéneos donde los alumnos consigan aprender. En clase fomentaremos el autoaprendizaje del alumno dejando algunas actividades abiertas para que los alumnos tengan que buscar información por sí solos, siempre se estructurará la búsqueda de dicha información. Potenciaremos la lectura y la comprensión lectora mediante la lectura de algún artículo científico correspondiente con el tema, ese artículo llevará una serie de preguntas para observar si realmente los estudiantes han comprendido lo que han leído. Se llevara un control continuo de lo que los alumnos van haciendo cada día, deben de tener un cuaderno donde lo plasmarían todas las actividades y lo realizado en el laboratorio. Esto se evaluará periódicamente.

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Temporalización Esta unidad didáctica está enmarcada en el 2º trimestre y se desarrolla en un periodo de 15 días, teniendo 3 sesiones cada semana. En total la unidad se desarrollaría en 6 sesiones de una hora de duración.

Principios metodológicos En la primera sesión de esta unidad trataremos de conocer las ideas previas del alumnado. De esta manera partiremos de la idea de producir el cambio conceptual del alumno de manera guiada por el profesor.

Actividades Las actividades propuestas se desarrollan en 6 sesiones. A continuación se muestra una tabla con cada una de las actividades que se realizarán en cada sesión. Posteriormente describiremos cada una de estas actividades estableciendo la relación que tienen con cada una de las competencias básicas.

Sesión 1

Sesión 2

Sesión 3

Sesión 4

Evaluación de las ideas previas

Juego de la Web de la Práctica de Fotosíntesis Fotosíntesis laboratorio

Lluvia de ideas

Resolución de dudas

Conclusión de la lluvia de ideas

Exposición, preguntas y evaluación

Sesión 5

Sesión 6

Realización de un problema

Evaluación de la Unidad Didáctica

Comprobación Conclusión resultados y al conclusión problema Cuestionario de preguntas

Tabla 2. Contenido de cada sesión

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Sesión 1

Competencias

Evaluación inicial de las ideas previas (15´) Los alumnos deben de responder a un examen tipo test. Las preguntas utilizadas en este test son extraídas de un cuestionario elaborado por Domingos-Grilo y otros (2004), con el fin de explorar las concepciones alternativas sobre los conceptos de fotosíntesis y respiración en plantas (anexo 1). De esta manera sabremos los que nuestros alumnos y alumnas piensan sobre estos conceptos. Finalizando el curso escolar se volverá a realizar este test para observar si los alumnos han adquirido el conocimiento correcto. El test se realizará en el ordenador para obtener los resultados de manera automática y conocer de inmediato las concepciones erróneas.

2 3

Lluvia de ideas 30´ Esta actividad está centrada para el trabajo en equipo. Los alumnos se juntaran en grupos de 4 personas, en cada grupo nombraremos a un portavoz de grupo que es el que tiene la libertad de exponer lo que el grupo ha pensado. A cada grupo se le facilitara una ficha (anexo 2) en la cual aparecen una serie de cuestiones que ellos deben de pensar y llegar a una conclusión final. Cuando todos los grupos tengan una hipótesis para cada una de las cuestiones el profesor dará paso a cada grupo a que exponga su idea. El orden será aleatorio por sorteo, cada grupo debe de contestar a una misma cuestión y exponerla según el orden que haya salido en el sorteo, en cada grupo solo podrá hablar el portavoz para que todo se haga con más orden.

1 2 5 6

Conclusión a la lluvia de ideas 15´ Una vez acabada la exposición de las hipótesis o ideas de cada grupo, en los últimos 15´ de clase el profesor pasara a tratar cada una de las preguntas dando la respuesta correcta, de esta manera el alumno comprenderá el sentido de cada una de las cuestiones habiéndose equivocado o habiéndolo realizado de manera acertada.

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1 4 5

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Sesión 2

Competencias

Jugar aprendiendo “Juego de la fotosíntesis” 45´ Esta sesión la dedicaremos para jugar a un juego didáctico de la fotosíntesis, de esta manera se pretende que nuestros alumnos aprendan de manera divertida. El juego se ha extraído de un artículo desarrollado por Gómez (2014). La finalidad de este juego es la comprensión del proceso de fotosíntesis de una manera dinámica y divertida, a la vez de la interacción con los compañeros y compañeras. 1 2 4 5

Las instrucciones del juego vendrán detalladas en una cuartilla (anexo 3) que el profesor facilitará a los alumnos. Los alumnos deberán de tener el cuaderno a mano e ir apuntando todo el proceso de la fotosíntesis a la vez que van avanzando en el juego. Resolución de dudas 15´ Este apartado estará dedicado para la resolución de dudas para aquellos alumnos que nos les haya quedado claro algún aspecto del proceso de la fotosíntesis. Se desarrollará un mapa conceptual sencillo en la pizarra para que los alumnos lo tengan en su cuaderno y facilitar la comprensión del tema.

45

1 4 5

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Sesión 3

Competencias

La web de la fotosíntesis 45´ Esta actividad está desarrollada para grupos de 5 personas. Los alumnos deberán de recabar información de carácter científico disponible en la red. El fin de esta tarea es crear una página web sobre la fotosíntesis y sus variantes. Dicha página llevará el nombre del centro educativo. La mejor página que se diseñe será colgada en la red. A los alumnos se les proporcionara un documento (anexo 4) donde se les da las instrucciones a seguir para realizar la tarea y guiarlos en la búsqueda de la información. En esta sesión daremos 2 ordenadores por cada grupo de alumnos para que la búsqueda fluya más rápido. Una vez explicados los puntos para la realización de la página web y dado la ficha de instrucciones los alumnos se pondrán manos a la obra. El profesor estará en todo momento a disposición de los alumnos y guiará a estos a la hora de la búsqueda de la información. Como se trata de una tarea abierta los grupos tendrán total libertad para realizar el diseño y buscar la información que ellos deseen siempre que sigan las instrucciones dadas por el profesor.

1 2 3 4 5 6

El objetivo de esta tarea es que los alumnos usen las nuevas tecnologías como herramienta de aprendizaje, utilicen la información de manera adecuada y sepan de donde sacarla a la vez que van aprendiendo en este caso el proceso de fotosíntesis y sus variantes. Exposición, preguntas y evaluación 15´ Una vez acabados todos los grupos de la realización de la página, cada uno de ellos tendrá que exponer lo que ha hecho a los demás grupos de la clase. El grupo que exponga debe de responder a las preguntas que los otros grupos les formulen.

1

Esta tarea será evaluada parte por el profesor y parte por el alumnado, la nota del profesor tendrá más peso que la de los alumnos

5

Finalmente se elegirá la mejor página web realizada por los alumnos.

46

3 4

6

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Sesión 4

Competencias

Práctica de laboratorio “Anacharis sp” 40´ La Anacharis sp es una planta acuática que vulgarmente se le denomina elodea. Esta planta tiene la peculiaridad de que produce grandes cantidades de oxígeno, tiene unas hojas pequeñas y delgadas y es de color verde. Esta planta la utilizaremos para la práctica de laboratorio. Los alumnos formaran grupos de 5 personas máximo y se les proporcionará un protocolo de la práctica (anexo 5). En este protocolo se les explica detalladamente que materiales han de utilizar y como se ha de llevar la tarea a cabo. Todo el material necesario lo tendrán que coger de las estanterías donde se encuentra, de esta manera ayudaremos a los alumnos a que aprendan y diferencien el material que se les está pidiendo. Cuando el material está preparado empezamos con la práctica. La iremos haciendo de manera que nos va describiendo el protocolo.

1 2 4 5

El objetivo de esta tarea es que el alumno comprenda y analice que la luz, el agua y el dióxido de carbono son necesarios para que se produzca la fotosíntesis. También tienen que entender que los productos finales de la fotosíntesis son el oxígeno y las sustancias orgánicas. Comprobación de los resultados y realización de una conclusión 10´ Una vez realizada la práctica, habiendo obtenido los resultados, los estudiantes deberán de realizar una conclusión de lo que creen que ha tenido lugar en el desarrollo de la tarea. Todo debe de ir incluido en el cuaderno de laboratorio.

47

2 3

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Cuestionario 10´ Por último se deberá de contestar a una serie de preguntas relacionadas con la práctica realizada. Todas las respuestas a las siguientes preguntas se deberán de plasmar en el cuaderno de laboratorio. Las preguntas serán las siguientes: ¿Qué productos son necesarios para el inicio de la fotosíntesis? ¿Qué es la fotosíntesis?

2

¿Qué gas se genera como resultado de la fotosíntesis?

4

¿Qué papel tiene el CO2 en la fotosíntesis?

7

¿Qué función tiene la luz en la fotosíntesis? ¿Por qué colocamos el recipiente a la luz solar? ¿Qué función realiza la planta acuática utilizada (elodea)? ¿Qué relación tienen la elodea, el agua y la luz? ¿En qué proceso participa el CO2?

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Sesión 5

Competencias

“CO2 producido, CO2 consumido” 50´ Esta sesión estará dedicada para la resolución de un problema. El problema que expondremos a los alumnos trata sobre la producción de dióxido de carbono en una empresa de transportes. A partir de una calculadora automática de la página web www.arboliza.com, los alumnos tendrán que contabilizar la producción de CO2 que emite cada vehículo de la empresa, una vez tengan la cantidad de CO2 emitida por km de cada vehículo, tendrán que pasar a saber los km totales que recorre cada medio de transporte en un mes. De esta manera obtendrán la cantidad total de CO2 producida al mes por dicha empresa. Llegado a este punto los alumnos deberán de buscar en la web la cantidad de CO2 que captan los árboles que se mencionan en la formulación del problema (anexo 6). Cuando determinen la cantidad de este gas absorbido al día deberán de relacionar estos datos con los datos de producción y de esta manera llegar al final del problema, sabiendo cuantos arboles hay que plantar para contrarrestar la contaminación de esta empresa. Todos los datos obtenidos los tienen que ir explicando en un informe para realizar la conclusión.

2 3 4 5 7

Conclusión al problema 10´ Una vez acabado el problema se deberá de realizar una conclusión para ver que todos los alumnos han llegado al mismo punto. La conclusión deben de incluirla en el informe. El objetivo de esta sesión es que los alumnos vean la relación que tiene la contaminación con las plantas, que sepan que las plantas actúan sobre la concentración del CO2 reduciendo tal concentración gracias a la fotosíntesis y así concienciar al alumnado de la importancia que tienen estos organismos para el desarrollo de la vida en la tierra.

49

1 4 5 6 7

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Sesión 6

Competencias

Evaluación de la unidad didáctica 60´ Realizaremos un examen tipo test para la evaluación de los conocimientos que durante esta unidad didáctica se inculcan en los alumnos y alumnas. El examen (anexo 7) que será tipo test tendrá una duración de 40´ y un número de 20 preguntas en las que cada una valdrá una puntuación de 0,5 sobre 10. Los 20´restantes se valorarán las tareas realizadas por el alumno, bien sea el cuaderno de clase o el cuaderno de prácticas. Con la suma de todo esto y aparte el comportamiento, actitud y otras actividades realizadas, se determinará la nota de cada alumno en la unidad didáctica desarrollada.

1 4 5 7

Recursos y materiales Los recursos con los que contamos para desarrollar los contenidos y que los alumnos/as adquieran los conocimientos y destrezas necesarias son:  Las instalaciones del centro: - Aulas - Laboratorio de Biología y Geología - Aula TIC  Materiales de laboratorio: -

Vasos de precipitado

-

Embudos

-

Tubos de ensayo

-

Lámpara

 Para el aula - Reproductor de video y de DVD, videoproyector. - Libros de texto. - Material y Power-point

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- Libros de consulta y lectura para la búsqueda de información. - Revistas científicas y artículos de prensa. - Material fotocopiado de diferentes textos y documentos. - Material para analizar e interpretar tablas y gráficos.

4.8 Interdisciplinariedad La presente unidad didáctica establece una serie de interdisciplinares con otras asignaturas diferentes a Biología y Geología.

relaciones

Se establece una relación con la materia de química, trataremos la reacción de la fotosíntesis para entender el proceso, de esta manera vemos como la asignatura de química entra en relación con esta unidad, por lo tanto el profesor o profesora de química debe de enseñar a los alumnos los elementos químicos, cómo se combinan y cómo se llevan a cabo las reacciones químicas poniendo ejemplos con la fotosíntesis. También la asignatura de matemáticas se ve implicada en la unidad ya que interpretamos gráficas a través de funciones. El profesor de matemáticas debe enseñar a los alumnos como representar una gráfica ya sea a papel o a ordenador. También tendría que enseñar cómo interpretar una gráfica poniendo de ejemplo la absorción de los pigmentos fotosintéticos a una determinada longitud de onda.

4.9 Evaluación Criterios de evaluación A continuación detallamos los criterios de evaluación, definidos en función de los objetivos didácticos: 1. Identifica todas aquellas sustancias de carácter líquido o gaseoso que se utilizan en el proceso de nutrición autótrofa llevado a cabo por las plantas (agua, sales minerales y CO2), así como los órganos de la planta donde se produce la entrada de estas sustancias (raíces y hojas). 2. Sabe identificar el proceso fotosintético y el respiratorio en las plantas, teniendo en cuenta los factores abióticos que afectan a cada uno de ellos, el fin biológico que tienen y el intercambio de gases que se produce en ellos. 3. Diseña experimentos sencillos para probar diferentes hipótesis sobre los procesos de nutrición, fotosíntesis y respiración que están presentes en 51

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nuestra vida cotidiana. 4. Valora la importancia que tiene el proceso de la fotosíntesis como mecanismo biológico que posibilita la vida de la mayoría de seres vivos, de manera directa manteniendo la propia vida de la planta y de manera indirecta permitiendo la vida de los animales. 5. Toma conciencia de los daños que pueden acarrear las emisiones de CO2 a la atmósfera, así como saber interpretar la relación existente entre las emisiones de este gas y el proceso fotosintético de las plantas con la fijación de CO2. 6. Analiza e interpreta la serie de datos cualitativos y cuantitativos relativos a los procesos de nutrición, fotosíntesis y respiración. 7. Entiende la ciencia como una disciplina que no está cerrada ni acabada, sino que está en continuo cambio gracias a las aportaciones de los científicos a lo largo de la historia. 8. Conoce y valora las aportaciones científicas llevadas a cabo a lo largo de la historia y la importancia que tiene en la actualidad. 9. Utiliza de manera adecuada todo el vocabulario científico de la unidad didáctica que se desarrolla.

Sistema de evaluación La evaluación del alumnado se llevará a cabo en diferentes momentos dentro del desarrollo en el aula con una parte inicial, otra continua, acabando por una final. Seguidamente mostramos la forma de evaluación: 1. Actitudinales: -

Tabla de observación del comportamiento y actitud del alumno.

-

Normas para el aula.

-

Actividades actitudinales (trabajo en equipo y respeto en el laboratorio)

2. Procedimentales: -

Prácticas de laboratorio.

-

Cuaderno de clase y de laboratorio.

-

Proyectos monográficos.

-

Exposiciones en clase.

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-

Test de ideas previas antes y después del desarrollo de la unidad.

-

Cuestionario de preguntas sobre la unidad didáctica.

-

Plantilla de autoevaluación de los alumnos (defensa de trabajos).

3. Conceptuales: -

Prueba escrita u oral.

Criterios de calificación Las herramientas para ir valorando cada uno de los contenidos son muy variadas: 

Actividades y trabajo en el aula y laboratorio



Prueba escrita



Entrega y evaluación del cuaderno de prácticas



Actitud y comportamiento

4.10 Atención al alumnado con necesidades específicas y de apoyo educativo Suponiendo que exista algún o algunos estudiantes con dificultades físicas y/o de aprendizaje, se desarrollaran una serie de adaptaciones curriculares individualizadas para cada caso, siendo significativas o no significativas, dependiendo del nivel curricular del alumno. Para llevar a cabo este proceso el profesor debe de coordinarse con el departamento de orientación y el centro escolar.

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5. Referencias bibliográficas ANTONIO JIMENO, MANUEL BALLESTEROS, LUIS Ugedo (2003). Biología (2º de Bachillerato). Santillana. p. 220 y 221. ISBN 978-84-294-8385-7. AZCÓN-BIETO, J., & TALÓN, M. (2000). Fundamentos de Fisiología Vegetal. Barcelona: McGraw-Hill Interamericana/Edicions Universitat. BARCELÓ, J., NICOLÁS, G., SABATER, B., y SÁNCHEZ, R. (2001). Fisiología Vegetal. Madrid: Pirámide. BELLO, S. (2004). Ideas previas y cambio conceptual. Educación Química, 15 (3), 210217. BOE del 3 de enero de 2015. Real Decreto 1105/2014, de 26 de diciembre, por el que se establece el currículo básico de la Educación Secundaria Obligatoria y del Bachillerato. BOJA del 30 de agosto 2007. Orden de 10 de agosto de 2007, por la que se desarrolla el currículo correspondiente a la Educación Secundaria Obligatoria en Andalucía. BOJA del 8 de agosto 2007. Decreto 231/2007, de 31 de julio, por el que se establece la ordenación y las enseñanzas correspondientes a la Educación Secundaria Obligatoria en Andalucía. CAMPANARIO, J. M. Y MOYA, A. (1999). ¿Cómo enseñar ciencias? Principales tendencias y propuestas. Enseñanza de las Ciencias, 17 (2), 179-192. CAMPANARIO, J. M. Y OTERO, J. (2000). Más allá de las ideas previas como dificultades de aprendizaje: las pautas de pensamiento, las concepciones epistemológicas y las estrategias metacognitivas de los alumnos de ciencias. Enseñanza de las Ciencias, 18 (2), 155-169. CAÑAL, P. (1990). La enseñanza en el campo conceptual de la nutrición de las plantas verdes: un estudio didáctico en la educación básica. Tesis doctoral. Departamento de Didáctica de las Ciencias. Universidad de Sevilla. CAÑAL, P. (1997). La fotosíntesis y la «respiración inversa» de las plantas: ¿un problema de secuenciación de los contenidos? Alambique, 14, 21-36. CHARRIER, M., CAÑAL, P. Y RODRIGO, M. (2006). Las concepciones de los estudiantes sobre la fotosíntesis y la respiración: una revisión sobre la investigación didáctica en el campo de la enseñanza y el aprendizaje de la nutrición de las plantas. Enseñanza de las Ciencias, 24 (3), 401-410. 54

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6. Anexos Anexo 1 “Cuestionario para la exploración de las ideas previas de los alumnos (Domingos-Grilo, 2004)”

Señala con una “x” la respuesta que creas correcta: 1. Las plantas realizan la fotosíntesis: o Sólo de día. o Solo de noche. o De día y de noche. o De día y de noche cuando haya luz. 2. La principal función de la fotosíntesis es: o Producir oxígeno. o

Producir materia orgánica.

o Producir agua. o Consumir CO2 o Producir azúcares. 3. En las células vegetales fotosintéticas, la fotosíntesis ocurre: o En cualquier lugar de la célula. o Sólo en la membrana citoplasmática. o Sólo en el cloroplasto. o Sólo en la mitocondria. o Sólo en el citoplasma. 4. La respiración celular ocurre: o En todos los seres vivos. o Sólo en los animales. o Sólo en las plantas. o En los animales y en las plantas.

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5. Las plantas: o No respiran. o Respiran de día y de noche. o Respiran sólo de noche. o Respiran sólo de día. o Fotosintetizan de día y respiran de noche. B. Indica si las afirmaciones son verdaderas o falsas: V o F o Los vegetales no usan las mitocondrias para la respiración. o La vida animal no sería posible en un mundo sin plantas por la ausencia de oxígeno. o La vida animal sí sería posible en un mundo sin plantas. o La respiración en las plantas ocurre sólo en las células de las hojas ya que sólo las hojas tienen poros para intercambio de gases. o El intercambio gaseoso de las plantas es la fotosíntesis, y eso constituye la respiración de las plantas. o Las hojas cambian de color porque no pueden respirar. o Los requerimientos de las plantas son agua, aire, dióxido de carbono, oxígeno, suelo y luz solar. o Las plantas absorben el dióxido de carbono del aire. o El dióxido de carbono se absorbe por las raíces. o La fotosíntesis es un proceso de fabricación de alimento.

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Anexo 2 “Lluvia de ideas” Reflexionad sobre cada una de las siguientes cuestiones y desarrollar la hipótesis que creáis conveniente:

1. ¿Sería peligroso dormir en una habitación completamente cerrada repleta de plantas? En caso afirmativo o negativo realiza una conclusión de porque se podría o no dormir en dicha habitación. 2. ¿Qué pasaría con las plantas si un eclipse nos dejara sin sol 2 semanas? Piensa detenidamente la respuesta y desarrolla una hipótesis, pon alguna solución si la hubiese. 3. ¿Podríamos vivir en este planeta si no existieran los organismos fotosintéticos? Explícalo 4. A qué se debe el color verde característico de las plantas. Razona la respuesta 5. Explica lo que creas que sucede en las siguientes imágenes:

a)

b)

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Anexo 3 “El juego de la fotosíntesis (GÓMEZ, 2014)”  Instrucciones del juego

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 Tablero del juego:

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 A continuación mostramos el tablero de navegación que tiene que tener cada participante:

 Posteriormente se describen las misiones y las estaciones que encontramos en el juego de la fotosíntesis:

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Anexo 4 “La web de la fotosíntesis” 1. Instrucciones a seguir para realizar la tarea:  Debéis de repartiros en grupos de 5 personas.  Tendréis que buscar en la red los mejores enlaces relativos a la fotosíntesis.  Elegiréis los mejores textos e imágenes que encontréis por la red.  Se aconseja que busquéis en textos de índole científica.  Prohibido copiar y pegar los textos, debéis de redactarlos con vuestras propias palabras sin cambiar las ideas que os proporcionan el texto.  Tenéis que buscar contenidos que desarrollen estos temas: -

Fases de la fotosíntesis

-

Naturaleza de la luz, la clorofila y el cloroplasto

-

Crecimiento y metabolismo vegetal

-

Nutrición vegetal

-

Ciclo de Calvin

-

Vías metabólicas en plantas C4

 Sacar el máximo partido a los textos con imágenes que ilustren lo que el texto desarrolla.  Obtener buenas imágenes o animaciones a partir del buscador de imágenes.  Seleccionar toda la información recabada, agruparla, sintetizarla y organizarla con ayuda de programas específicos de diseño de páginas web. Una vez seguidas las instrucciones el método de evaluación será el siguiente:  Se evaluará el grado de profundización de cada grupo sobre la nutrición autótrofa fotosintética.  Los compañeros evaluaran cada diseño de página web con una puntuación de 1 a 10 puntos. Siendo 1 muy malo y 10 excelente.  Se valorará el esfuerzo y el grado de dificultad, así como la creatividad en el diseño de la página web.

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Anexo 5 Práctica de laboratorio “Anacharis sp” Material necesario:  1 embudo con cuello largo  1 vaso de precipitados de 300 ml.  1 vaso de precipitados de 250 ml.  1 tubo de ensayo de 10x200  1 lámpara  Ramas de la planta acuática (elodea)  1 caja de fósforos  1 palito de madera Procedimientos 1. Colocar la planta acuática (elodea) dentro del embudo. 2. Meter el embudo con la planta incluida dentro del vaso de precipitados de 300 ml de manera invertida, dejando a la planta atrapada dentro del embudo. 3. Verter agua en el vaso de precipitados que contiene al embudo y la elodea. El agua se echará de manera muy cuidadosa para no hacer burbujas en el líquido. Llenaremos el vaso hasta el cuello del embudo. 4. Colocar el tubo de ensayo en el cuello del embudo. 5. Enciende la lámpara y oriéntala hacia el embudo para que incida sobre la planta y observa lo que sucede. 6. Esperar hasta que se genere oxígeno dentro del tubo de ensayo y después enciende un fosforo dentro del tubo de ensayo y observa lo que sucede. 7. Si se produce un destello dentro del tubo ¿Qué es lo que ha pasado? Formula una conclusión de lo ocurrido Contesta las siguientes cuestiones: ¿Qué productos son necesarios para el inicio de la fotosíntesis? ¿Qué es la fotosíntesis? ¿Qué gas se genera como resultado de la fotosíntesis?

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¿Qué papel tiene el CO2 en la fotosíntesis? ¿Qué función tiene la luz en la fotosíntesis? ¿Por qué colocamos el recipiente a la luz solar? ¿Qué función realiza la planta acuática utilizada (elodea)? ¿Qué relación tienen la elodea, el agua y la luz? ¿En qué proceso participa el CO2?

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Anexo 6 “Problema producción de CO2 consumo de CO2” La empresa de transportes Sanchezur localizada en Jaén tiene una flota de vehículos importante. La Junta de Andalucía ha pedido que se le haga un estudio sobre las emisiones de CO2 producidas por cierta empresa en el desarrollo de un mes. Posteriormente se muestra cada uno de los vehículos que tiene esta empresa: 

Coches gasolina: 16



Coches diesel: 25



Furgonetas: 35



Tráiler: 10



Aviones: 3



Tren: 2

Con esta información debéis de calcular la emisión de CO2 que tiene cada uno de estos vehículos en un mes. Después debéis de obtener la cantidad total de CO2 que produce esta empresa en 1 mes. Os podéis ayudar para en la siguiente página web: http://arboliza.es/compensar-co2/calculo-co2.html Una vez obtenido el número de emisiones al mes de la empresa se nos presenta el problema de cómo podríamos compensar estas emisiones. Para compensar las emisiones vamos a plantar árboles autóctonos de la zona. Tendréis que averiguar la cantidad de árboles que harían falta plantar para que consuman toda la concentración de CO2 producida por la empresa Sanchezur. Tendréis que calcular el número de varios árboles que se citan seguidamente: 

Olivo (Olea europaea)



Almendro (Prunus dulcis)



Encina (quercus ilex)



Pino (Pinus pinea)

Determinar la absorción de CO2 de cada especie y hacer un informe redactándolo como si fuera para la Junta de Andalucía dando la solución al problema de contaminación con este gas. De esta manera tendréis que centraros en cada árbol por separado y decir que cantidad haría falta de cada 1 de ellos para compensar la producción de CO2. Tendréis que buscar en la web que tasa de absorción tiene cada especie, os podéis ayudar a través del siguiente enlace: http://arboliza.es/compensar-co2/listado-arboles-por-capacidadabsorcion-co2.html

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Anexo 7 “Prueba tipo test” Marca la respuesta correcta: 1. Pigmentos accesorios de las plantas: o

Xantofilas

o

Carotenos

o

Clorofilas

o

Melanina

2. Estructuras de la raíz que permiten la circulación de gases: o

Gaseoductos radiculares

o

Pelos radicales

o

Estomas radiculares

o

Lenticelas

3. ¿De dónde sacan las células oclusivas el agua para abrir y cerrar los estomas? o

De las células adyacentes

o

De los vasos liberianos

o

De los vasos leñosos

o

Del vapor de agua que entra por los estomas

4. Mecanismo de entrada del agua en la raíz o

Transporte activo

o

Evapotranspiración

o

Ósmosis

o

Diálisis

5. ¿Cuál es la principal sustancia de reserva en los vegetales? o

Celulosa

o

Almidón

o

Glucosa

o

Glucógeno

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6. ¿Cómo se llaman las comunicaciones entre células vegetales? o

____________

7. ¿Qué pasa en los estomas si aumenta la cantidad de K+ en las células oclusivas? o

No afecta a la apertura

o

Se cierran

o

Se bloquea la entrada de oxígeno y aumenta la de CO2

o

Se abren

8. Las plantas que no necesitan órganos de absorción y transporte de nutrientes son… o

Cormófitas

o

Talófitas

o

Quimiosintéticas

o

Heterótrofas

9. ¿Qué pasa en los estomas si disminuye el CO2? o Se cierran o Se abren 10. ¿Dónde se encuentra la endodermis? o

Entre el xilema y el floema.

o

En la capa externa del parénquima cortical.

o

En la capa interna del parénquima cortical.

o

Cubriendo la epidermis

11. ¿A qué llamamos sumidero de savia elaborada? o Al lugar donde se acumula la savia elaborada o A los puntos de pérdida de la savia elaborada o Al lugar donde se consume la savia elaborada. o Al punto de producción de savia elaborada 12. Raíz que almacena una gran cantidad de sacarosa o

Patata

o

Arroz

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o

Remolacha

o

Caña de azúcar

13. ¿Cómo sale la savia elaborada de los vasos cribosos? o

Por transporte activo

o

Por difusión

o

Por ósmosis

o

Por transporte pasivo

14. El rendimiento de la fotosíntesis, ¿Cómo se ve afectado por el aumento de O2? o

Aumenta mientras se mantenga constante la temperatura.

o

Disminuye.

o

Aumenta mientras se mantenga constante la intensidad luminosa.

o

Aumenta siempre.

15. ¿Por qué mecanismo penetran las sales en las células de la endodermis? o

Transporte activo

o

Transporte pasivo

o

Difusión facilitada

o

Difusión

16. Mecanismo de ascenso de la savia bruta o

Adhesión-Cohesión

o

Tensión-Adhesión-Cohesión

o

Transpiración

o

Tensión-Adhesión

17. ¿Dónde se localiza el pigmento encargado de captar la luz? o En la superficie externa de los cloroplastos. o En la membrana de los tilacoides. o En el estroma de los cloroplastos o En el espacio intermembranoso 18. Conjunto formado por los tejidos conductores en la raíz:

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o Vasos leñosos o Vasos liberianos o Tejido xilemático o Cilindro vascular 19. Parte de la planta donde se suelen transformar las grasas en glúcidos: o Tallo o Raíces o Semilla o Hojas 20. Propiedades de un sistema que no poseían las partes del mismo por separado o Singulares o Cusiosas o Emergentes o Sinérgicas

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