Introducción

Actualmente, los polímeros plásticos de poliestireno son utilizados ampliamente debido a su versatilidad, durabilidad, rentabilidad, higiene, etc. Sin embargo, a pesar de sus ventajas, el consumo de plásticos ha aumentado la generación de residuos sólidos desechados en el medio ambiente. Como consecuencia la contaminación por desechos de materiales plásticos es un desafío para diferentes sociedades, una vez que se requiere una acción inmediata de gobiernos y población debido a la persistencia ambiental de ellos y sus efectos en ecosistemas y en la salud humana (Cottom et al., 2024).

La cantidad de plástico acumulado en los océanos, ríos, lagos y aguas subterráneas ha aumentado exponencialmente, provocando numerosos impactos sobre la biodiversidad debido a su degradación en micro y nanoplásticos, además de su presencia en suelos y en la atmósfera (Jeong et al., 2024; Santos y Souza, 2023). Muchos de estos residuos provienen de envases y botellas de alimentos fabricados con polímeros como polipropileno, tereftalato de polietileno (PET) y poliestireno.

Se ha detectado la presencia de micro y nanoplásticos de estos mismos polímeros en alimentos y bebidas, que tienen la misma constitución polimérica de las botellas y envases que los contienen, aunque difieren en tamaño (Cella et al., 2022; Luo et al., 2022; Gambino et al., 2022). Investigaciones emergentes comenzaron a detectar su presencia en varias partes del cuerpo humano (Kadac-Czapska et al., 2023), especialmente en tejidos y órganos asociados con los sistemas digestivo y respiratorio, incluidos los pulmones, la sangre, las heces y la orina, entre otros (Roslan et al., 2024).

Cuando son ingeridos o inhalados los PS-NPs, pueden atravesar la membrana plasmática debido a su diminuto tamaño y a la mayor hidrofilicidad adquirida durante su degradación, facilitando su internalización y posterior acumulación en mitocondrias y vesículas. Estos procesos pueden generar estrés oxidativo, citotoxicidad e inducir respuestas inflamatorias (Cortés-Ross y Juárez-Moreno, 2023; Shi et al., 2021). Mediante endocitosis, las PS-NPs forman vesículas endocíticas que se desintegran dentro de las células, liberándose y acumulándose en distintos órganos.

Este fenómeno constituye un fenómeno natural de relevancia científica y educativa, ya que puede describirse mediante principios de las Ciencias Naturales y posee implicaciones directas para la vida cotidiana de los estudiantes, especialmente por los riesgos ambientales y sanitarios asociados a la contaminación por micro y nanoplásticos. La relevancia de la bioacumulación de PS-NPs se sustenta en cuatro criterios articulados entre sí: (1) contextual, porque forma parte de la vida diaria de los estudiantes; (2) cognitivo, ya que se trata de un proceso complejo y de múltiples facetas, que requiere un conocimiento que trasciende lo disciplinar; (3) científico, dado que su comprensión requieren explicaciones sustentados en principios de las Ciencias Naturales; y (4) social, porque constituye una cuestión que afecta los ecosistemas y la salud humana. En este marco, los estudiantes deberían comprender y explicar el fenómeno con apoyo de conocimientos científicos emergentes que orienten decisiones con conciencia sustentable.

Así, pretendemos describir las características del pensamiento espontáneo de los estudiantes, a partir de la construcción de un modelo estudiantil inicial y ofrecer posibles vinculaciones con el diseño de una secuencia didáctica. De este modo, la pregunta que guió este estudio fue: ¿qué características presenta el pensamiento espontáneo de los estudiantes sobre el fenómeno de la bioacumulación de PS-NPs en el cuerpo humano? Con lo cual contaremos con elementos para establecer un modelo de referencia a ser alcanzado y planear la enseñanza.

Fundamento teórico

Modelo Científico Escolar de Arribo (MCEA)

Para la planificación de una secuencia didáctica utilizamos como directriz el concepto de modelo de referencia a ser alcanzado en la enseñanza, es decir el MCEA. Este dispositivo teórico metodológico es elaborado a partir de los modelos Científico, Curricular y Estudiantil Inicial. El Modelo Científico Escolar de Arribo también posibilita validar la secuencia didáctica mediante los logros alcanzados, por comparación de los modelos logrados en clase frente a la hipótesis directriz establecida (López-Mota, 2019). Permite saber a dónde y cómo se quiere llegar con los estudiantes en términos de construcción de conocimiento y su implementación está basada en modelos y modelización (Moreno-Arcuri, 2021; López-Mota y Moreno-Arcuri, 2014).

Modelo Estudantil Inicial (MEI)

El Modelo Estudiantil Inicial presenta evidencias del pensamiento espontáneo de los estudiantes sobre el fenómeno, evocado como modelos mentales empatados con una noción de modelo científico, a través de técnicas específicas (López-Mota, 2019). Las representaciones de los estudiantes, desde hace mucho tiempo, se utilizan cómo parâmetro de referencia para planificar el diseño y validación de secuencia didáctica, por ejemplo, están los casos de: «Reconstrucción Educativa» (Duit, 2006, 2007; Duit et al., 2012), «Demanda Cognitiva» (Virii y Savinainen, 2008), «Ingeniería Didáctica» (Artigue, 1995, 2002), «Hipótesis de Aprendizaje» (Couso, 2011) y «Investigación del Desarrollo» (Juuti y Lavonen, 2006).

Se trata de un modelo constituido por dimensiones ontológicas y epistemológicas. En la dimensión ontológica se incluyen las entidades involucradas en la explicación de un fenómeno con interés educativo y las propiedades que las caracterizan. En las dimensiones epistemológicas, se establecen las relaciones causales que permiten explicar el comportamiento del fenómeno (los efectos) y, además predecir el comportamiento del fenómeno después de años (las inferencias) (Aliberas et al. 2021). Gutiérrez (2007, 2014) concibe los modelos como representaciones compuestas por entidades y sus propiedades, las cuales se articulan en proposiciones que describen y determinan el comportamiento de dichas entidades.

Fenómeno natural de interés científico y valor educativo (FNVE)

El poliestireno es uno de los plásticos más utilizados en la actualidad (Han et al., 2024). Cuando se exponen a la radiación ultravioleta, pueden degradarse y cambiar sus propiedades formando radicales poliméricos que, a través de la reticulación y la división de cadenas, dan como resultado cetonas y olefinas. Estos productos de la degradación tienen propiedades diferentes que hacen que el material sea más quebradizo, formando micro y nanoplásticos (Gewert et al., 2015).

Los PS-NPs son partículas menores a 1000 nm (nanómetros) y, debido a la presencia de grupos carbonilo, presentan hidro-afinidad y pueden interactuar con células y tejidos como, por ejemplo, del tracto intestinal donde sufren bioacumulación. La degradación es una condición para que ocurra la bioacumulación de PS-NPs en el cuerpo humano ya que, según Han et al. (2024), estas partículas al dispersarse en el ambiente pueden ser inhaladas, ingeridas o estar en contacto con la piel de los humanos. Cuando los PS-NPs ingresan en la célula por endocitosis debido a su tamaño (Han et al., 2024) pueden acumularse induciendo problemas respiratorios, respuestas inflamatorias, estrés oxidativo que contribuye a la citotoxicidad, causar neurotoxicidad, entre otros efectos (Cortés-Ross y Juárez-Moreno, 2023; Shi et al., 2021).

Metodología de la investigación

Contexto y participantes

Participaron 30 estudiantes de tercer año de bachillerato (16-18 años) de una escuela pública de la Ciudad de México, quienes respondieron voluntariamente dos preguntas. La recolección de las informaciones ocurrió en el período de una clase de 50 minutos donde el docente presenta sintéticamente el asunto en cuestión y solicita responder las preguntas. Las respuestas fueron recuperadas mediante un cuestionario Google Forms y un dibujo elaborado en hoja de papel.

Las informaciones fueron recolectadas en una asignatura obligatoria cuando ellos estaban abordando contenidos de reacciones químicas orgánicas. La bioacumulación de nanoplástico no era una temática que estaba siendo trabajada en las aulas de química donde las informaciones fueron recolectadas, aunque sea adecuada e interesante para trasponerla cuando se discuten las transformaciones químicas.

Obtención de datos

Para el análisis de las informaciones se desarrolló la construcción de los datos a partir de la elaboración del MEI, que siguió las siguientes etapas:

1) Validación del instrumento y análisis sobre la identificación del fenómeno por los estudiantes;

2) Construcción de una tabla con las respuestas literales y sus respectivas interpretaciones;

3) Identificación de relaciones causa-efecto y entidades utilizadas en las respuestas para explicar el fenómeno, independientemente de si son correctas o no;

4) Elaboración de una tabla con las relaciones causa-efecto según la estructura: Si Entidad 1- ¿Qué relación con? -Entidad 2- entonces ¿Qué efecto? Así, ¿Qué relación causa-efecto?

5) Identificación de las inferencias establecidas para el fenómeno después de años de ingesta regular de polímeros;

6) Identificación de las propiedades y sistematización del conjunto de entidades, sus relaciones causa-efecto e inferencias.

7) Elaboración del Modelo Estudiantil Inicial.

Análisis de datos

Para el procedimiento de análisis fueron elaboradas categorías a posteriori (Minayo, 2010). Inicialmente se estudiaron las interpretaciones de las respuestas y se identificaron patrones a partir de los procesos que explican el fenómeno. Después se realizó una codificación en cuanto a los procesos y, las respuestas semejantes fueron agrupadas en categorías más amplias dependiendo del número de procesos descritos. Así, fueron realizados ajustes y se establecieron las categorías: adecuado, parcialmente adecuado y poco adecuado.

Resultados y discusión

El fenómeno de bioacumulación de PS-NPs en el cuerpo humano depende de algunos factores como la ingestión o la inhalación de estas nanopartículas. El proceso de degradación es una condición para la bioacumulación. En un primer análisis (Figura 1) identificamos el tipo de material que los estudiantes consideran sufre degradación, ya que esta información nos permite evaluar si entienden que el material en contexto de la investigación es o no el polímero plástico de poliestireno

Los materiales considerados por ellos fueron plástico (3,2%), polímero (25,8%), polímero plástico (67,7%) y microplástico (3,2%). Los plásticos son materiales sintéticos formados por polímeros y, los polímeros son macromoléculas orgánicas sintéticas o no. Un polímero plástico puede ser, como PET y poliestireno, o natural como las fibras y el caucho. Microplásticos son partículas de plástico muy pequeñas que se forman de la fragmentación de plásticos más grandes, pero diferentes en escala de los nanoplásticos. En el caso del fenómeno representado en la pregunta 1, el contexto es la acumulación de polímeros plásticos de poliestireno en cuerpos de agua y su exposición prolongada al clima, bajo la acción principal de la radiación ultravioleta. El escenario muestra envases compuestos principalmente por poliestireno desechados en el medio ambiente (Figura 2).

La mayoría de los estudiantes (21/30) considera al polímero plástico como el material que sufre la transformación, por lo tanto, empezaron con un pensamiento pertinente con el fenómeno. Pero, parece que no quedó claro que, para el escenario del fenómeno, es el polímero plástico de poliestireno, formado por el monómero estireno y no plástico o polímero en general. Entonces, parte de los estudiantes (9/30), inferimos, pensaron que la especificidad del polímero plástico en cuestión no es un atributo a considerar para explicarlo.

Para cada material, diferentes procesos de transformación fueron indicados por los estudiantes en sus respuestas. En el caso del plástico piensan que ocurre una disolución que sería, por ejemplo, una separación por un solvente. Ahora bien, para los polímeros hay evidencia de un gradiente de especificidad en el pensamiento de los estudiantes porque hay quienes consideran la no acumulación y otros la degradación. No se presentará un análisis más profundo para el polímero porque nuestro interés es cómo los estudiantes piensan la transformación de los polímeros plásticos, ya que es la condición para comprender el fenómeno de interés.

La Figura 3 evidencia los procesos que los estudiantes consideraron para cada material. En el caso del polímero plástico, se piensa que sufre fragmentación, liberación de sustancias químicas, deterioro y degradación. Si la mitad (15/30) considera que la degradación es el proceso que ocurre con el polímero plástico en el escenario de la pregunta 1, entonces es probable que consideren que ocurre una transformación química y física, según una perspectiva interdisciplinaria. Pero, también hay estudiantes donde prevalece un pensamiento de la ocurrencia de una transformación, por ejemplo, la física, porque consideran la fragmentación.

La exposición prolongada de los polímeros plásticos de PS bajo la acción de la radiación ultravioleta lleva a la degradación de la cadena polimérica (Gewert et al., 2015). Debido a su tamaño y sus propiedades químicas, los PS-NPs pueden traspasar la barrera gastrointestinal, bioacumulandose en vesículas y mitocondrias (Shi et al., 2021; Valente et al., 2021). En la pregunta 2 (Figura 4), los estudiantes consideran que una de las consecuencias de la ingesta habitual de estos PS-NPs por seres humanos es la acumulación (23,3%), intoxicación (13,3%), absorción (6,7%), contaminación (3,3%), obstrucción (3,3%) e irritación (3,3%).

Aunque la mitad (15/30) de los participantes consideraron la degradación de los polímeros plásticos como una condición para lograr la ingesta, solamente 7/30 consideran la bioacumulación como un efecto de ingesta. En el total de respuestas, 46,7% demostró no saber qué pasaba al no ofrecer respuesta a la pregunta (Figura 5). Este dato sugiere que la condición de degradación de los polímeros plásticos puede estar establecida en el pensamiento de los estudiantes, pero sin considerar lo que pasa cuando ingeridas o inhaladas por los seres humanos. Esto podría indicar que se trata de un fenómeno poco conocido y comprendido por los estudiantes, aunque resulta muy divulgado y de gran interés para la ciencia y sociedad actuales.

En la siguiente etapa, las respuestas fueron categorizadas de acuerdo con Minayo (2010), para agrupar características compartidas del pensamiento espontáneo de estudiantes y, así, conocer posteriormente qué tan parecidos son los modelos de pensamiento espontáneo de los estudiantes de los modelos científicos y poder diseñar una secuencia didáctica. El fenómeno es considerado complejo porque no hay una solución sencilla, debido a diversos factores de los que depende la bioacumulación de PS-NPs. Otra razón que justifica la complejidad es que la comprensión de la bioacumulación de PS-NPs en el cuerpo humano depende también de la articulación de conocimientos relativos a las transformaciones química (degradación) y física (formación de nanoplástico) y de conocimientos de biología (endocitosis) requeridos para explicar el fenómeno. Así, el modelo que explica este fenómeno es interdisciplinario. Entonces, caracterizar qué modelos de pensamiento espontáneos tienen los estudiantes es una etapa necesaria para el establecimiento de los criterios para la elaboración de una secuencia didáctica que implica una enseñanza a partir de una perspectiva interdisciplinar.

Los estudiantes explicaron en sus términos lo que puede ocurrir con los polímeros plásticos expuestos al clima y con las nanopartículas en el cuerpo humano, si hay inhalación o ingesta (Tabla 1). Por lo tanto, lo esperado era que tuviesen una explicación específica para degradación y fragmentación del polímero plástico de poliestireno –por conocimientos fisicoquímicos previos– y para el proceso de endocitosis en la célula humana –por conocimientos biológicos–; pero seguramente tales conocimientos están dispersos y son de carácter general.

Se consideró como adecuada la respuesta cuando había indicios de las transformaciones químicas (degradación) y físicas (fragmentación) y los conocimientos biológicos de la acumulación. Una caracterización a tener en cuenta es que en las respuestas hay registros de estos procesos: degradación o acumulación. Un ejemplo es el modelo estudiantil 4, el cual describe que se forman microplásticos y que son partículas de menor tamaño. Y todavía menciona que los microplásticos se quedan en los tejidos, lo que indica la posibilidad de la acumulación de las micropartículas en el cuerpo humano.

Los modelos de adecuación parcial fueron aquellos que se refieren a uno de los tipos de transformación (física o química) y consideran el conocimiento biológico. El modelo estudiantil 9 presenta evidencia de una transformación química, pues considera que hay una liberación de sustancias tóxicas de los polímeros plásticos (probablemente por la ocurrencia de una reacción química) y que estas sustancias llegan a las células. Pero no hay indicios de una explicación específica que justifique su respuesta.

Se consideró la adecuación baja a modelos de pensamiento estudiantil que describieron uno de los eventos (degradación o fragmentación o acumulación). Por ejemplo, el estudiante 25 considera que el polímero plástico se desintegra y contamina. En esta respuesta se consideró que hay evidencia de una transformación química, pero no explica por qué y cómo ocurre esta desintegración. Por otro lado, en la respuesta del estudiante 3 hay una explicación, pues menciona que la liberación de químicos se debe a la exposición solar del polímero plástico de PS.

De manera general, los participantes piensan que los polímeros plásticos contaminan agua, suelo, tierra y ecosistemas y afectan a seres humanos, células humanas y medio ambiente, pero no ofrecen una explicación plausible de cómo es que aquello sucede. La investigación de Souza et al. (2022) corrobora este resultado al señalar el desarrollo del pensamiento sobre la contaminación plástica de los océanos. Los estudiantes también consideran que los polímeros plásticos de poliestireno liberan sustancias químicas que son contaminantes al medio ambiente, además de pensar que los polímeros se disuelven en agua. La percepción de que las partículas plásticas (como los micro y nanoplásticos de poliestireno) pueden liberar o transportar sustancias tóxicas ya ha sido reportada en estudios de percepción de riesgo, los cuales muestran que la gran mayoría de los participantes considera estas partículas como tóxicas o capaces de portar materiales tóxicos (Ojinnaka, 2020). Hay otros estudiantes que mencionan que los polímeros plásticos se desintegran, se descomponen, se degradan y se deterioran, pero no explican cómo es que ocurren estos procesos.

Si bien algunos de los estudiantes reconocen la condición de degradación de los polímeros plásticos de poliestireno, no saben explicar cómo ocurre este proceso, ni tienen una comprensión de los efectos de este proceso de degradación para el ambiente y salud humana. Sus respuestas son muy generales, como por ejemplo cuando responden que «se irán desintegrando poco a poco, hasta eventualmente volverse contaminantes y deteriorar al medio ambiente» [Estudiante 25]. En esta respuesta se reconoce la condición de desintegración cómo una degradación, pero no se explica el significado químico de un proceso de desintegración de un polímero plástico del tipo poliestireno, ni se explica qué significa el deterioro del medio ambiente o cómo el producto de la desintegración afecta al medio ambiente.

En las respuestas a la pregunta 2 mencionan que la ingesta regular causa la acumulación en tejido, hígado, intestino y vías vitales. Se considera que los PS-NPs causan daños a los sistemas digestivo, respiratorio (si se inhala), inmunológico y circulatorio y también provocan enfermedades, infecciones, cáncer e irritación en el cuerpo humano. Diversos estudios también señalan que los micro y nanoplásticos de poliestireno (PS-NPs) pueden afectar diferentes sistemas del organismo humano. Las revisiones más recientes muestran evidencias de daños potenciales en los sistemas digestivo, respiratorio —especialmente cuando las partículas son inhaladas—, inmunológico y cardiovascular, además de efectos celulares asociados a inflamación, estrés oxidativo, disfunciones metabólicas y posibles procesos carcinogénicos. En particular, la revisión de Fontes et al. (2024) sintetiza resultados de investigaciones que reportan alteraciones en la integridad gastrointestinal, respuestas inmunitarias anómalas, inflamación pulmonar e impactos vasculares atribuibles a la exposición a micro y nanoplásticos, incluidos los derivados de poliestireno. Estos hallazgos, aunque aún en consolidación, muestran que los estudiantes no están equivocados al percibir que tales partículas pueden provocar enfermedades, infecciones, irritaciones e incluso riesgos más graves para la salud humana; pero no saben explicar cómo es que ello sucede.

Ellos indican posibles consecuencias del fenómeno de bioacumulación de PS-NPs en el cuerpo humano, pero no ofrecen una explicación específica de cómo la ingesta regular produce irritación, por ejemplo, y en qué parte del cuerpo ocurriría y por qué motivos, incluyendo una explicación sobre el proceso de endocitosis que es cómo ocurre lo ingreso de PS-NPs al interior de las células. Para el estudiante 16 «el plástico se acumula en nuestros órganos, daña nuestro tracto digestivo y puede alterar la microbiota de nuestro estómago». Por tanto, en su respuesta considera la acumulación, pero no explica el proceso biológico que conduce a eso. Después menciona que el tracto digestivo se daña, pero tampoco explica cómo se podría producir tal irritación. No hay una justificación de cómo y por qué cambia la microbiota del estómago.

Al analizar los datos de la Tabla 1, identificamos que muy pocos estudiantes tenían un pensamiento cercano a modelos científicos, sin embargo, reconocen la ocurrencia de transformaciones y la presencia de efectos para el cuerpo humano, aunque no proporcionaron razones por las cuales estas cosas han sido producidas así. Con la intención de profundizar en la comprensión del pensamiento de los estudiantes, se construyó la Tabla 2 a partir de la cual se evidencian las dimensiones ontológicas y epistemológicas que presentan los modelos estudiantiles, cómo una etapa previa a la construcción del Modelo Estudiantil Inicial.

Se observa que algunos estudiantes (11/30) no presentan en sus respuestas entidades para establecer relaciones de causa-efecto y otros presentan más de una posibilidad, como el caso del estudiante 7. En general, ellos utilizaran -polímero, polímero plástico, sustancias química y tóxica, plástico, microplástico- en interacción -con vena y arteria, fauna marina, agua, órgano, tierra, aire, ser marino, luz solar, clima, organismo, cuerpo humano, tejido, estómago, sistemas, sistemas circulatorio, digestivo, respiratorio, inmunológico y excretor. Los efectos de estas interacciones fueron en órgano, glándula, cuerpo humano, ecosistema, célula humana, sangre, sistemas y ser marino. Consideran que estas interacciones causan infección, reacción, enfermedad, intoxicación, cambio, liberación de sustancia química, daño en sistemas y efectos letales. Pero no existe explicación que intente dar razones o decir por qué estas interacciones son posibles, ni tampoco justifican con una explicación específica los efectos y causas de las relaciones.

Lo que se percibe de los pensamientos espontáneos de los estudiantes basado en las relaciones causa-efecto que establecieron, es una confirmación de que sus modelos presentan una interpretación de los escenarios propuestos en las preguntas. Cuando la pregunta requiere una explicación del fenómeno, no hay evidencias ontológicas que permitan la construcción de relaciones causa-efecto donde los conceptos puedan ser asociados con ciertos atributos científicos o los conceptos den cuenta de los procesos y estados involucrados (Concari, 2001).

En síntesis, no hay un pensamiento espontáneo con una especificidad cercana a relaciones causales científicas y sí, entes generales cómo órganos pero sin especificar cuáles, y tampoco cómo y por qué es afectado o causa infección. En caso de la causalidad por infección, por ejemplo, no se identifica una propiedad ni un mecanismo que justifique la vinculación entre procesos fisicoquímicos y biológicos. Para nosotros, explicar el fenómeno significa presentar una comprensión de qué entidades y sus propiedades hacen posibles relaciones que causen algún efecto. Entonces, podría pensarse que, si el efecto se mantiene regular por algún tiempo, puede tener consecuencias para la salud humana.

de partículas menores que microplástico –como el caso de los PS-NPs– que pueden acumularse en células humanas. Y también no se explica la bioacumulación como una interacción entre PS-NPs y la membrana celular o vesícula endocítica por la endocitosis. De esta manera, el Modelo Estudiantil Inicial pudiera resumirse de la siguiente manera (Tabla 3).

Al analizar los datos de la Tabla 3, percibimos que los elementos ontológicos y epistemológicos de los modelos de pensamiento espontáneo de los estudiantes pueden ser considerados de parcial o poca correspondencia con respecto a modelos considerados científicos. Por ejemplo, cuando inferimos que consideran que, con el pasar del tiempo, la acumulación de microplásticos en células humanas causa cáncer, los atributos presentes en las respuestas no nos permiten establecer relaciones causa-efecto sobre cómo se forman los microplásticos a partir de los polímeros plásticos de poliestireno; ni se evidencian relaciones donde el efecto es la formación de partículas menores que microplástico –como el caso de los PS-NPs– que pueden acumularse en células humanas. Y también no se explica la bioacumulación como una interacción entre PS-NPs y la membrana celular o vesícula endocítica por la endocitosis. De esta manera, el Modelo Estudiantil Inicial pudiera resumirse de la siguiente manera (Tabla 3).

Por lo tanto, la construcción del Modelo Estudiantil Inicial permitió resaltar algunos rasgos de los modelos de pensamiento espontáneo de estudiantes de bachillerato en relación con el fenómeno de bioacumulación de PS-NPs en el cuerpo humano. Y también permitió evidenciar que, en su estructura de pensamiento, hay una primera representación muy elemental de la composición del sistema, entidades muy poco específicas para el nivel de explicación que debieran mostrar. También percibimos que, debido a una explicación débil de las relaciones entre las entidades, los estudiantes no alcanzan a inferir el comportamiento prolongado del fenómeno, porque existe un razonamiento causal de carácter general, con pocas especificidades que nos den luz sobre los mecanismos actuantes en las transformaciones fisicoquímicas y en el proceso biológico en la célula humana.

Entonces, el Modelo Estudiantil Inicial integra un sistema de pensamiento -en sus dimensiones ontológica y epistemológica- espontáneo de los estudiantes que muestra una descripción deficiente del fenómeno, una asignación de causalidad todavía inoperante para establecer mecanismos más específicos y una casi nula presencia de generalizaciones por inferencia. Con este procedimiento también podemos evaluar qué relaciones es necesario introducir en la enseñanza, además de inferir posibles dificultades en el proceso de construcción del conocimiento científico escolar que explica el fenómeno de bioacumulación; es decir, describir una lógica de explicación que ayude a los estudiantes a pasar de formas ingenuas de explicar los fenómenos de interés científico a acercarse a las explicaciones más elaboradas, haciendo que sus formas de pensar sean más pertinentes de acuerdo con cánones científicos.

Conclusión

El objetivo del estudio fue describir las características del pensamiento espontáneo de los estudiantes a partir de la construcción del Modelo Estudiantil Inicial y los resultados muestran que sus pensamientos pueden ser considerados adecuados, parcialmente adecuados o poco adecuados; prevaleciendo los dos últimos. No se presentan expresiones de entidades que, con propiedades bien definidas –sobre todo las biológicas–, establezcan relaciones, causen un efecto y expliquen el fenómeno con pertinencia y especificidad. Por tanto, las inferencias son genéricas y contribuyen poco a una justificación al que podría suceder después de varios años.

Los estudiantes no identifican el agente biológico con el que interaccionan los PS-NPs al ser ingeridos o inhalados, y ello imposibilita establecer relaciones causales que tienen que ver con el efecto sobre el cuerpo humano. La construcción de una herramienta como el Modelo Estudiantil Inicial que tenga en cuenta los modelos de pensamiento espontáneo de los estudiantes para configurar la enseñanza puede considerarse un avance para la planificación de una secuencia didáctica. Con este modelo no se considera el pensamiento de los estudiantes de forma meramente conceptual, como en la mayoría de los casos de las «ideas espontáneas», sino la comprensión de lo que el estudiante entiende al referirse a un fenómeno; al ir más allá de aspectos conceptuales e internarse en mecanismos explicativos.

Por lo tanto, el Modelo Científico Escolar de Arribo cumple la función de ser una herramienta por la cual se pueden derivar criterios para planear la enseñanza y valorar las propuestas ontológicas y epistemológicas estudiantiles evidenciadas en esta investigación a partir de un tensionamiento entre los modelos estudiantil inicial, curricular y científico, poder configurar un modelo de referencia a ser alcanzado, como lo es el Modelo Científico Escolar de Arribo.

Agradecimientos

Los autores agradecen a la Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais (FAPEMIG) por el apoyo financeiro (APQ-05218-23/Convocatoria Nº 09/2023) y la Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

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Información adicional

Para citar este artículo: Bossolani-Kiill, K.; Pereira, C. M. y López-Mota, A. D. (2026). Bioacumulación de PS-NPs en cuerpo humano: pensamiento espontáneo estudiantil y el diseño de secuencias didácticas. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 23(1), 1106. https://doi.org/10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2026.v23.i1.1106

Declaración de autoría : Conceptualización: K. B-K.; metodología: K. B-K, C. M. P, A. D. L. M.; validación: K. B-K., A. D. L. M.; análisis formal: K. B-K., C. M. P., A. D. L. M.; investigación: K. B-K., C. M. P.; recursos: K. B-K., C. M. P.; gestión de datos: K. B-K, C. M. P.; redacción - preparación del borrador original: K. B-K.; redacción - revisión y edición: K. B-K., C. M. P, A. D. L. M.; supervisión: K. B-K., A. D. L. M.; administración del proyecto: K. B-K.

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