JOURNAL OF SCIENCE EDUCATION (REVISTA DE EDUCACIÓN EN CIENCIAS) , N 1, VOL 5, p.24-27 , 2004
Estrategias metacognitivas de aprendizaje en la planificación de una secuencia didáctica sobre digestión, para alumnos de enseñanza básica
metacognitives strategies of learning on the planning of a didactic sequence about digestion for primary school students
Silvana Santos1, Maria Elena Infante-Malachias 1,2 , José Mariano Amabis 1,2
1. Departamento de Biologia, Universidade de São Paulo
2. Centro de Estudos de Genoma Humano/IB-USP
Rua do Matão, 321
São Paulo – CEP 05508-900
Brazil.
E-mail: silvana@ib.usp.br, marilen@usp.br, amabis@usp.br
Resumen
Este trabajo describe una secuencia didáctica sobre la nutrición mediante la cual se muestra el cambio en las explicaciones de los estudiantes. Las concepciones previas fueron analizadas a partir de relatos elaborados por los estudiantes sobre las transformaciones que sufren los alimentos a lo largo del proceso digestivo. La secuencia didáctica fue propuesta con el objetivo de cambiar algunas ideas específicas de los alumnos y se caracterizó por el uso de estrategias meta cognitivas de aprendizaje.
In this paper, we describe in detail an application of a didactic sequence planned to change prior students’ ideas about the process of digestion. This sequence was based on metacognitives strategies of learning. In pre-test, students were asked to write a composition about the transformations of food in their bodies and to review it in post-test. The comparison between pre and post-tests indicated that most students changed their prior knowledge.
Key Words: Learning, conceptual change, digestion, metacognition, didactic sequence.
La acumulación de conocimientos derivados del “movimiento de concepciones alternativas” mostró que los estudiantes utilizan modelos explicativos para los distintos fenómenos biológicos previamente al periodo de instrucción escolar. Esos modelos se distancian mucho de las explicaciones científicas, son bastante resistentes al cambio y se caracterizan por un elevado grado de semejanza, sin importar las diferencias socio culturales existentes entre los estudiantes (por ejemplo: Ayuso & Banet, 2002; Novak, 2002).
Dentro del pensamiento constructivista, se comparte la convicción que los conflictos cognitivos son la base para el cambio conceptual (Posner et. al 1982, Strike & Posner, 1992). Esos conflictos se establecerían cuando el estudiante se diese cuenta de las incoherencias de sus modelos explicativos, sintiéndose insatisfecho; él tendría inclinación a aceptar una nueva explicación que le fuese presentada, siempre que esta explicación le fuera coherente y fructífera. El desarrollo de secuencias didácticas, teniendo como objetivo el cambio conceptual, debe partir de las ideas previas de los alumnos, o sea, la manera de cómo los estudiantes comprenden los fenómenos antes del periodo de instrucción.
En este trabajo, elaboramos y aplicamos una secuencia didáctica sobre la digestión. Esta secuencia se apoya en los principios constructivistas de aprendizaje ya bastante “digeridos” en la literatura, principalmente a través de autores como Coll (1997,1998), Pozo (1998), Driver (1986,1988) entre muchos otros. Aunque bien fundamentados desde el punto de vista teórico, esos principios han sido comprendidos de diversas maneras por los educadores. Entendemos, por lo tanto, la pertinencia de una reflexión que revise la práctica de un educador en las clases, discutiendo los aspectos que permitirían dimensionarlo como constructivista. Además, discutiremos algunas estrategias meta cognitivas posibles de ser utilizadas en estas prácticas que favorecen el aprendizaje significativo de conceptos científicos.
La selección del tema se debe al hecho que la sociedad científica mundial ha documentado profundos cambios de comportamiento con relación a la nutrición de la gente, debido a los procesos de urbanización y globalización. Por una parte, se valoran las dietas rápidas ricas en calorías. Por otra, crece el sedentarismo. Como consecuencia, aumentan las ocurrencias de enfermedades asociadas a la obesidad y a los problemas cardiacos. En este contexto, la comprensión adecuada de aspectos nutricionales elementales, junto a un cambio de comportamiento frente a las dietas y a las actividades físicas, podría cambiar radicalmente el modo de vida de los individuos. La importancia de profundizar la comprensión sobre esta temática aparece claramente en las numerosas publicaciones y trabajos realizados en el campo de la investigación educacional (ver, por ejemplo, Banet y Núñez 1988; 1989; 1996, 1997; Membiela et al., 1998)
El objetivo de este trabajo es describir la elaboración y aplicación de una secuencia didáctica planificada para cambiar algunas ideas previas especificas de estudiantes pertenecientes a la Enseñanza Básica.
Una secuencia didáctica y proyectos de investigación fueron desarrollados para un conjunto de 75 alumnos de 13 años de nivel socio-cultural medio pertenecientes a una escuela de Enseñanza Básica. La escuela en la cual se desarrolló este trabajo tiene una tradición constructivista, siendo considerada modelo de muchos proyectos innovadores. Los estudiantes frecuentemente expresan sus ideas sobre distintos fenómenos, pues ese procedimiento es común para el equipo pedagógico de la escuela.
El curso duró cuatro meses con tres clases semanales de 75 minutos cada una. En la medida en que las clases se desarrollaban, las actividades fueron gradualmente re-elaboradas de acuerdo con las concepciones expresadas por los estudiantes. Las tres clases semanales fueron divididas en dos frentes diferentes: en dos de las clases se realizaron actividades que pretendían cambiar las ideas sobre el proceso digestivo, mientras que en la tercera clase los alumnos desarrollaron el proyecto de investigación.
Dicho proyecto comprendió la simulación de la actividad de investigación por los estudiantes a partir de la selección de una pregunta de estudio dentro del tema "cultura y alimentación". Los estudiantes definían su proyecto, planificando toda la secuencia de actividades que culminaría con la producción de un relato científico y su presentación en un simposio. Los proyectos de los diferentes grupos eran, por lo tanto, originales y diferentes en contenido.
El conocimiento previo de los alumnos se averiguó a partir del análisis de composiciones elaboradas por ellos. Se invitó a los alumnos para que a manera de relato contaran las transformaciones sufridas por una manzana desde su ingreso en la boca hasta...”. Cada alumno debía expresar lo que pensaba al respecto de esas transformaciones, describiendo detalladamente lo que sabía o imaginaba que sucedería con la manzana. Esas redacciones fueron reunidas y copiadas, constituyendo un primer documento de análisis.
Esta estrategia permitió la identificación de las concepciones que se distanciaban de la visión científica aceptada y que aparecían en toda la muestra. Partimos de la premisa de que es fundamental la explicación de las ideas de los estudiantes, usando estrategias meta cognitivas. Esto significa que los estudiantes eran siempre convidados a pensar sobre sus propias concepciones, reflexionando de esta forma sobre lo que ellos saben, por qué piensan de esa manera y las diferencias existentes entre sus interpretaciones con respecto a algún fenómeno y a las explicaciones dadas por el profesor. Las ideas previas fueron tomadas como base para la elaboración de las actividades didácticas que pretendían llevar a los alumnos a un cambio conceptual.
Se presenta una síntesis de las ideas de los alumnos que se distancian de la comprensión científica del proceso digestivo, y que fueron tomadas como puntos de partida para la elaboración de la secuencia didáctica. Se destacan cinco de esas ideas previas de los alumnos seguidas por una breve descripción de las actividades didácticas.
1. “Los alimentos buenos son aquellos que contienen gran cantidad de vitaminas”.
Los estudiantes hicieron gráficos que representaban la proporción de las cantidades de nutrientes presentes en cinco alimentos, utilizando las tablas nutricionales existentes en los rótulos. En grupos, analizaron los gráficos para descubrir qué nutrientes están en mayor y menor cantidad en los alimentos. Hubo una gran sorpresa al darse cuenta que las vitaminas son representadas en mili o microgramos y que existe la posibilidad de relacionar la mayor cantidad de determinado nutriente con su origen animal o vegetal. Los estudiantes leyeron un artículo del periódico que describía las funciones de cada nutriente y mostraba la pirámide de una alimentación equilibrada.
2. “Todos los tipos de alimentos son “digeridos” en el estómago, donde el ácido disuelve el alimento”.
Se preguntó a los estudiantes qué tipo de alimento creían que se digería en el estómago (carne, fideos o tocino) y cuál se digería más rápidamente. La mayoría dijo que todos se digerían en el estómago y que los fideos eran los más rápidos. Se mostró a los alumnos un video sobre la acción del jugo gástrico sobre cada uno de esos alimentos. Gran sorpresa se llevaron cuando verificaron que sólo la carne era digerida. Enseguida se propuso una actividad experimental en la cual se colocaron trozos de carne en ácido clorhídrico en concentraciones similares a la del estómago en recipientes tapados. Otra vez los estudiantes se sorprendieron al comprobar que no hubo modificaciones en el aspecto del alimento. Ellos verificaron que no son los ácidos los responsables de la digestión del alimento (Es importante que el profesor explique sobre las normas de seguridad al trabajar con sustancias ácidas).
3. “El jugo digestivo sirve para humedecer los alimentos, pero, son los ácidos del jugo estomacal los que digieren los alimentos”.
Después de la sorpresa al constatar que los ácidos no provocaron modificaciones significativas en los alimentos, se incorporó la idea de la existencia de enzimas como sustancias presentes en los jugos digestivos que actúan sobre sustratos específicos, transformándolos en otras sustancias. Fueron realizadas varias actividades experimentales (elaboradas por los estudiantes) en las cuales se comprobó la acción de la saliva y de la enzima pancreática sobre alimentos en diferentes condiciones. La sistematización del conocimiento se llevó a cabo induciendo a los estudiantes a predecir los resultados e intentar explicarlos.
4. “El alimento se mezcla con agua y ácido y se disuelve disminuyendo de tamaño. Eso es la digestión”.
La digestión para los estudiantes es solamente una transformación física mediante la cual ocurre una reducción en el tamaño de los alimentos. Es necesario distinguir los conceptos de disolución y reacción química. Durante el proceso de digestión, el alimento es disuelto y digerido, es decir, sufre una transformación química. Varias demostraciones fueron utilizadas para que el estudiante dijera en cuál de ellas estaba ocurriendo una reacción química y cuáles eran las evidencias de ese proceso. Por medio del análisis de resultados experimentales y la “invitación al raciocinio” los estudiantes comprobaron que durante la digestión del almidón, hubo una reacción química, el almidón se transformó en glucosa por la acción de la enzima.
5. “En los alimentos hay nutrientes buenos y malos. Sólo los buenos son absorbidos”.
No son solamente las sustancias “buenas” las que son absorbidas. Se discutió sobre las sustancias que siendo absorbidas matan. Se pidió a los estudiantes que explicaran por qué el olor del perfume se difunde en el aire y por qué una gota de leche se dispersa en el café. Después de definir el concepto de difusión y el por qué de su ocurrencia, los estudiantes realizaron experimentos en casa con hojas de lechuga colocadas en agua con sal o azúcar en diferentes concentraciones observando los resultados. El fenómeno de difusión se experimentó utilizando diferentes tipos de membranas (membrana intestinal de vaca o papel celofán) y diferentes sustancias (almidón, glucosa, clara de huevo y sulfato de cobre) utilizándose indicadores específicos. La idea fue que los alumnos percibieran que el tamaño de la partícula determinaba en cierto grado su absorción.
Durante todo el proceso de aprendizaje se realizó una permanente comparación entre las ideas previas que los alumnos poseían y la concepción científica. Toda nueva actividad era introducida tomando como punto de partida las ideas clave que se pretendían cambiar. Además, se buscaba enfatizar la importancia de la actividad experimental para dilucidar las transformaciones ocurridas en los alimentos durante la digestión.
Al final del periodo de aprendizaje, además de las evaluaciones formales, se solicitó a los alumnos que escribieran nuevamente la “historia de la manzana”, individualmente. Esas redacciones fueron recogidas, analizadas y copiadas formando un segundo documento para el análisis. La comparación de la redacción inicial o pretest y final o postest de cada uno de los estudiantes permitió la clasificación de los resultados del proceso de aprendizaje en tres categorías, las cuales indican el grado del cambio de las concepciones de los estudiantes.
La categoría I, agrupa a los estudiantes cuyos modelos explicativos previos sufrieron una notable modificación en función del proceso de enseñanza. Las redacciones se caracterizan por la inclusión adecuada de conceptos científicos y de las relaciones existentes entre ellos. Cerca del 60% de los alumnos se encuadró dentro de la categoría I, como muestra el ejemplo de la estudiante “Amanda” (Cuadro I).
La categoría II, agrupa a los estudiantes que han mantenido algunas de las concepciones previas en sincretismo con ideas científicas. Las redacciones presentan una comprensión parcial. Por ejemplo: el estudiante no diferencia la idea de enzima y ácido, presentan expresiones como "la enzima corroe el alimento". Otros no incorporaron el concepto de enzima, presentando expresiones como "las sustancias que digieren los alimentos". Muchos confundieron la posición de los órganos y otros dijeron que "la bilis digiere las grasas". Aproximadamente 30% de los alumnos mantuvieron algunas ideas previas o confusas. Un ejemplo de este tipo de producción es el estudiante “Martín” (Cuadro I).
La categoría III, agrupa a los estudiantes que conservaron gran parte de sus concepciones previas a pesar del período de instrucción. Cerca de 10 % de los estudiantes mantuvieron casi intactos sus modelos explicativos previos, como el estudiante “André” .
CUADRO I - Ejemplos de redacciones elaboradas por los estudiantes |
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CATEGORIA I |
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Amanda – pretest “Estaba en un lugar frío y medio sofocante, esperando que pasara algo desde hacía muchos días. Algunos días atrás apareció una persona y se llevó una manzana. Era la más bonita, pero todas esperaban ser llevadas de ahí. Un buen día yo salí, me dieron un buen baño, estaba todo maravilloso cuando de repente ñac! Alguien empezó a morderme, aquella boca enorme me comía y en pocos minutos yo estaba toda triturada, pasé por un túnel y fui a parar a lo que llaman estómago, comenzó a aparecer un líquido que me desintegró todavía más, estuve ahí horas o minutos, no sé muy bien, pero todo el tiempo estaba siendo procesada. Dormí, y cuando me desperté estaba en otro lugar, apretada y vi toda mi energía siendo absorbida, mis vitaminas y energías fueron para un río rojo llamado sangre... En otro lugar encontré algunos pedazos de carne y ensalada que estaban irreconocibles, estaba todo mezclado, parecía un basurero, todo estaba terminado y yo me quedaría ahí por el resto de mis días. Bien, después supe que en algunos minutos todo lo que había sobrado de nosotros, la peor parte, iba a salir de ahí para otro lugar... Después de un proceso exhaustivo donde fui triturada y despojada de todas mis cosas buenas, salí de ahí después de una, dos o tres horas, finalmente, salimos por un lugar medio extraño, yo estaba mal oliente, y después de algunos minutos fue el fin, bajé por un lugar y fui a parar a la cloaca donde me encuentro hasta el día de hoy." |
Amanda – postest “Era un bocadillo apetitoso de pan, carne y mucha ensalada. De repente di una mordida, me quede curiosa para saber que pasaba con él y descubrí que todo el pan, que es carbohidratos, fue digerido en la boca por la saliva. Entonces faltaba la carne, descubrí que ella es digerida en el estómago por el jugo gástrico, mejor dicho, por las enzimas. Pero la carne todavía no había sido totalmente digerida, todavía quedaba un poco de lípidos, bien, analicé y vi que no había proteína en la sangre, pero como? Fue entonces que descubrí que la proteína es muy grande para pasar por la membrana del estómago, hay una enzima que la quiebra convirtiéndola en aminoácidos que están presentes en nuestra corriente sanguínea. La ensalada estaba ahí, sólo sus vitaminas pasaron por la membrana del estómago porque las fibras no fueron digeridas, sirven sólo para el funcionamiento de nuestro organismo. No puedo olvidarme que las verduras también tienen carbohidratos, sólo que en menos cantidad, y como ya dije antes fueron digeridos en la boca. En los intestinos fueron digeridos todos los lípidos de la carne por el jugo intestinal, claro. En el intestino se digiere prácticamente todo lo que no fue digerido. Ahí también se absorbe el agua y todo lo que fue digerido por último. Algunas cosas pasan por la membrana, que son suficientemente pequeñas para pasar. Van para la corriente sanguínea... Después de todo eso me dio mucha hambre, me voy a comer una manzana... Ay Dios! Va a comenzar todo de nuevo!" |
CATEGORIA II |
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Martin – pretest "Llegué a casa después de jugar al fútbol, casi muerto de cansancio y resolví comer una manzana para matar el hambre y me quede imaginando por donde aquella manzana pasaría. Procuré un médico y él me respondió que primero pasa por la garganta, empujada por los músculos y va para el estómago, donde es disuelta por ácidos. El cuerpo se queda con las proteínas y excreta el resto por el ano." |
Martin – postest "Había una vez una manzana que fue comida y conseguí ver el proceso de digestión. Era así: primero ella entró en la boca donde se encontró con la saliva, fabricada por las glándulas salivales. Después, ella descendió por el esófago empujada por los músculos. Fue a parar en el recto en el final de todo ese proceso, pero ahí ya era un bolo alimenticio. ¿Cómo fue que ella se transformó en esa pasta asquerosa? Bueno, con los diferentes ácidos que fueron derramados sobre ella, cada uno digiriendo un tipo de nutriente. Los principales ácidos son los intestinales (derramados en el intestino), la bilis (derramada por el hígado), el jugo gástrico (derramado que se yo dónde), la saliva (derramada en la boca) y el jugo pancreático (derramado en el páncreas). Las transformaciones sufridas por la manzana son como una fábrica, una transformación por vez en cada lugar por el que pasa, si el proceso de digestión avanzó un poco, en cada lugar ella recibía un ácido que digería un tipo de nutriente. En el intestino fueron absorbidas algunas sustancias que pueden ser buenas o malas. No estoy seguro, pero creo que gracias a la osmosis el intestino consigue absorber las sustancias."
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CATEGORIA III
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André – pretest "Yo era una manzana que Sharon Stone agarró y se comió. Dentro de la boca de ella, yo me mezclé con la saliva y fui tragado. Después caí en el estómago donde cae un agua y cuando cayó era un ácido que separó las partes buenas de mí y mandó el resto para la sangre. La parte mala fue para dos corredores grandes llamados intestino grueso y fino donde se transformó en una cosita marrón y cayó en el inodoro." |
André – postest "Hola, yo soy una hamburguesa con tomate y lechuga y una mujer me comió hoy. Cuando yo caí en una especie de triturador mi cabeza se comenzó a disolver, era la saliva que en contacto con el almidón se disuelve. Ejemplo: cuando colocamos el chocolate en el fuego él se derrite. De ahí me deslicé y caí en un caño llamado esófago, y después caí en una sala llamada jugo estomacal que hace la misma cosa que la saliva con la diferencia que disuelve la carne. Después no me acuerdo donde perdí el tomate y la lechuga. Después cuando vi ya estaba en un corredor grande y apretado, caliente, llamado intestino grueso y delgado, que es donde van las grasas. Después de enfrentar la fila de los indios, salí por un agujero y después caí en este lago, contando esta historia." |
Paralelamente a la secuencia didáctica ya descrita, los estudiantes desarrollaron proyectos con el objetivo de simular la producción de conocimiento científico. Con un ejemplo simplificado se mostraron las etapas de ese proceso. Primero, se propuso una pregunta para ser investigada: ¿Qué alimentos consumen los estudiantes de esa clase en el desayuno? ¿Cómo se puede responder esta pregunta? Los alumnos participantes se reunieron en un aula, se elaboró un cuestionario que ellos mismos respondieron y los datos fueron analizados colectivamente. Los estudiantes escribieron un artículo donde describieron el trabajo incluyendo una representación gráfica para los datos recolectados.
En las clases siguientes, los alumnos, en grupos de cuatro individuos, propusieron temas y problemas de nutrición que deseaban investigar. Muchos hicieron listas en las cuales constaban temas como: obesidad, anorexia y bulimia, dietas, etc. Hubo una intervención del profesor para indicar que temas como la obesidad contienen diferentes problemas y por lo tanto es preciso especificar mejor la pregunta a responder. Luego de esa interferencia, las preguntas fueron siendo mejor definidas, como por ejemplo: 1) ¿Qué saben los estudiantes sobre anorexia? 2) ¿El adolescente entre 13 y 14 años hace dieta? 3)¿Qué consumen los niños de una tribu indígena localizada en el litoral sur del estado de São Paulo? 4) ¿Cómo se sienten los niños obesos frente a la comunidad? 5) ¿Existe una relación entre la obesidad y el frecuentar los "fast food"? Etc.
Para cada una de las preguntas elaboradas, fueron definidos por los propios estudiantes los métodos de recolección de datos que permitieron responderlas de manera adecuada. Los métodos consistieron principalmente en la aplicación de cuestionarios (la población muestral fueron alumnos de la misma escuela). Finalmente elaboraron un informe con la estructura de un trabajo científico. En la escuela se realizó también un simposio donde cada grupo expuso los resultados de su investigación para alumnos de otros cursos y para padres invitados. Para los estudiantes, esta actividad fue considerada una de las más significativas entre las desarrolladas durante la secuencia didáctica. No hubo una investigación más sistematizada de lo que los estudiantes entendían por Ciencia, ni de cómo sus concepciones cambiaron a lo largo del proyecto.
Los resultados del pretest revelaron que las explicaciones de los estudiantes sobre el proceso digestivo son similares con aquellas anteriormente descritas por Banet y Núñez (1988; 1989; 1992; 1996; 1997). La gran mayoría de los alumnos piensa que el estómago es el órgano más importante del proceso, donde los alimentos son triturados y descompuestos. Durante la digestión, las sustancias “buenas” de los alimentos son separadas del resto, siendo solamente las primeras aprovechadas. La digestión por lo tanto, consiste en la trituración de los alimentos para separar las sustancias “buenas” de las “malas” durante un proceso exclusivamente físico que consiste en disolver. La importancia de los jugos digestivos fue percibida por un grupo minoritario de estudiantes. La mayoría dice que sólo ayudan humedeciendo y permitiendo el deslizamiento de los alimentos a través de los órganos. Una parte de los estudiantes cree que la digestión termina en el estómago, pasando para el intestino solamente las sustancias que serán excretadas.
La elaboración de redacciones se mostró particularmente interesante en lo que se refiere a la recolección de modelos explicativos, porque los estudiantes tuvieron que revelar las relaciones existentes entre los distintos conceptos presentes en su mente a partir de ejemplos o analogías al elaborar sus narrativas. Sin embargo, estas redacciones no permitieron un análisis estadístico clásico. Ellas posibilitaron agrupar los estudiantes en grandes categorías que representan diferentes clases de aprendizaje. Estas clases se sobreponen, o sea, muchas redacciones se presentan con características intermediarias entre dos categorías. Por lo tanto, el análisis realizado de las redacciones fue cualitativo basado en fichas de criterios elaboradas por los autores.
La aplicación de esta secuencia didáctica permitió que los estudiantes reflexionaran sobre su propia manera de entender el proceso digestivo en muchos momentos de aprendizaje. Ese proceso de meta cognición, o sea, de “aprender a aprender” reflexionando sobre lo que piensa al respecto de un asunto determinado y, paulatinamente, cuestionando ese conocimiento a partir de nuevas referencias, se mostró bastante efectivo. Gran parte de los estudiantes narró las transformaciones ocurridas con los alimentos durante el proceso digestivo de manera más amplia y más próxima a la comprensión aceptada por la comunidad científica.
Un aspecto que no fue intensamente investigado en este trabajo, pero que merecería atención por los investigadores, se refiere a las estrategias de enseñanza que posibiliten el aprendizaje de los procedimientos de la investigación científica. Los proyectos de investigación deben ser descritos con mayor riqueza de detalles en una publicación posterior para que puedan servir como herramienta de trabajo para los educadores comprometidos en la sala de clases.
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Received 2.03.2003 , accepted 15.09.2003