Teaching conceptions about Biodiversity from the perspective of Phylogenetic Systematic

Authors

  • Rogério Soares Cordeiro Instituto Federal Baiano - IFBaiano https://orcid.org/0000-0003-0682-3182
  • Maria Santina de Castro Morini Universidade de Mogi das Cruzes - UMC

DOI:

https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2023v28n2p421

Keywords:

Biology Teaching, Cladistics, Curriculum, Phylogeny

Abstract

Looking at Biodiversity from the perspective of Phylogenetic Systematics is to ensure that evolution assumes central status in the teaching of Science and Biology. This article aims to analyze teachers' conceptions about Biological Diversity from a cladistic perspective, in order to identify formation, mastery, application and articulation of this knowledge and practices. Based on qualitative and quantitative research, participants' conceptions are discussed, which were obtained through an open questionnaire and analysis of its contents into categories. The participation of 66 teachers was obtained who, based on their experience in the classroom, were divided into four groups, including beginners, experienced teachers and trainers. The analyzes indicate that 93.4% of the participants had initial training in phylogeny, especially in the zoology and botany components and with the use of cladograms. Participants consider the terms cladograms, synapomorphy, apomorphy, Biodiversity and homology, as essential for understanding phylogenetic relationships. However, they present mistakes and inaccuracies, both in definitions and in conceptual applications. Professors use arguments based on natural selection, adaptation, cladogenesis, anagenesis, speciation, genetic variability, coevolution, extinctions and kinship to justify and establish relationships between Evolution and Biodiversity. Mutation was not mentioned, in any of the groups, as one of the sources of genetic variability. Even in the face of difficulties, 74% claimed to use cladograms in their classes and that this resource facilitates the understanding and visualization of all variety of organisms, in addition to promoting 'tree thinking. They argue that Phylogenetic Systematics is a way to integrate the teaching of Biodiversity, but that it is necessary to invest in training, as the concepts are difficult to be taught, to the point of generating inhibition in participating in the questionnaire. Finally, a promising path can be, in addition to continuing education, the production of bibliographies, for basic education, with the theme.

Author Biographies

Rogério Soares Cordeiro, Instituto Federal Baiano - IFBaiano

Possui licenciatura e bacharelado em ciências biológicas (2001), mestrado (2010) e doutorado em Biotecnologia (2017), pela Universidade de Mogi das Cruzes. Atualmente é professor EBTT - Biologia, do Instituto Federal Baiano - IFBAIANO e faz parte do Grupo de Pesquisa em Ensino de Ciências na Universidade Federal do ABC (UFABC - Campus Santo André - SP). Tem experiência, publicações e interesse em técnicas e métodos de ensino de Ciências Biológicas, pesquisas com Biodiversidade e suas relações com a Sistemática Filogenética e Evolução; análises do Exame Nacional do Ensino Médio (ENEM), vestibulares, livros didáticos, etnobiologia, educação em espaços não formais e formação de professores.

Maria Santina de Castro Morini, Universidade de Mogi das Cruzes - UMC

Graduada em Licenciatura e Bacharelado em Ciências Biológicas pela Universidade Estadual Paulista. Mestrado, Doutorado e Pós-Doutorado em Ciências Biológicas - área de concentração Zoologia, pela UNESP (Campus de Rio Claro, SP). Os trabalhos de doutorado e pós-doutorado abordaram o controle de formigas cortadeiras, usando extratos vegetais. Atualmente é professora da Universidade de Mogi das Cruzes, no curso de graduação em Ciências Biológicas. Atua nos programas de pós-graduação em Biotecnologia e Políticas Públicas da Universidade de Mogi das Cruzes. Tem experiência no ensino de Zoologia de Invertebrados. Orienta trabalhos sobre biologia e ecologia de insetos sociais, especialmente formigas, visando a conservação e sustentabilidade de áreas agrícolas e de vegetação nativa.

References

Alters, B. J., & Nelson, C. E. (2002). Perspective: Teaching evolution in higher education. Evolution, 56(10), 1891-1901.

Amorim, D. S. (1999). Diversidade biológica e evolução: uma nova concepção para o ensino. In M. B. Barbieri (Org.). Aulas de Ciências: Projeto LEC-PEC de ensino de Ciências (pp 9-11). Ribeirão Preto, SP.

Amorim, D. S. (2001). Diversidade biológica e evolução: uma nova concepção para o ensino de zoologia e botânica no 2º grau (pp. 41-49). In M. R. Barbieri (Org.) A construção do conhecimento pelo professor. Ribeirão Preto, SP: Holos.

Amorim, D. S. (2002). Fundamentos de sistemática filogenética. Ribeirão Preto, SP: Holos.

Amorim, D. S. (2008). Paradigmas pré-evolucionistas, espécies ancestrais e o ensino de zoologia e botânica. Ciência & Ambiente, 36, 125-150.

Araújo-de-Almeida, E., Amorim, D. S., Santos, R. L., & Christoffersen, M. L. (2007). Sistemática Filogenética para o ensino comparado de zoologia. In E. Araújo-de-Almeida. (Org.). Ensino de Zoologia: ensaios didáticos. João Pessoa, PB: Universitária.

Araújo-de-Almeida, E., Santos, R. L., Batista, R. P. L, Assis, J. E., Araújo, J. P., & Christoffersen, M. L. (2019). Termos filogenéticos contidos em publicações de cunho pedagógico e mapeamento dos conceitos relacionados. Brazilian Journal of Development, 5(7), 9524-9545. https://doi.org/10.34117/bjdv5n7-137

Bardin, L. (2016). Análise de conteúdo. São Paulo, SP: Edições 70 LDA.

Barzano, M. A. L., & Melo, A. C. (2019). Saberes da Biodiversidade: perspectivas decoloniais no currículo do ensino de biologia. Revista Teias, 20(59), 191-208. https://doi.org/10.12957/teias.2019.45302

Bizzo, N. M. V. (1994). From down house landlord to Brazilian high school students – what has happened to evolutionary knowledge on the way? Journal of Research in Science Teaching, 31(5), 537-556. https://doi.org/10.1002/tea.3660310508

Bogdan, R., & Biklen, S. (2010). Investigação qualitativa em educação: uma introdução à teoria e aos métodos. Porto, Lisboa: Porto Editora.

MEC (1998). Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Fundamental: terceiro e quarto ciclos do ensino fundamental, Brasília: MEC/Semtec. Recuperado de http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/introducao.pdf

MEC (2000). Parâmetros Curriculares Nacionais para o Ensino Médio, Brasília: MEC/Semtec. Recuperado de http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/blegais.pdf

MEC (2002). PCN + Ensino médio: orientações educacionais complementares aos Parâmetros Curriculares Nacionais – Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC/Semtec. Recuperado de http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/CienciasNatureza.pdf

MEC (2006). Orientações Curriculares para o Ensino Médio. Ciências da Natureza, Matemática e suas Tecnologias. Brasília: MEC/SEB. Recuperado de http://portal.mec.gov.br/seb/arquivos/pdf/book_volume_02_internet.pdf

MEC (2018). Base Nacional Comum Curricular: educação é a base. Brasília: MEC/SEB. Recuperado de http://basenacionalcomum.mec.gov.br/images/BNCC_EI_EF_110518_versaofinal_site.pdf

Cirillo, G. (1999). Biodiversidade e evolução: aspectos didáticos. In M. B. Barbieri (Org). Aulas de Ciências: Projeto LEC-PEC de ensino de Ciências (pp. 59-60). Ribeirão Preto, SP: Holos.

Cordeiro, R. S. (2017). História da Filogenia: uma análise dos livros didáticos aprovados pelo PNLD / 2015. Revista UMC, 2(2), 01-15.

Cordeiro, R. S., Morini M. S. C., Frenedozo, R. C., & Wuo, M. (2018a). Abordagem de Sistemática Filogenética com ênfase em Biodiversidade nos Livros Didáticos. Acta Scientiae, 20(4), 610-625. https://doi.org/10.17648/acta.scientiae.v20iss4id3913

Cordeiro, R. S, Araújo, S. C. C., Morini, M. S. C., & Wuo, M. (2018b). Filogenia: abordagem tridimensional e representações dos alunos da 3ª série do ensino médio. Revista Prática Docente, 3(2), 519-538. https://doi.org/10.23926/RPD.2526-2149.2018.v3.n2.p519-538.id232

Coutinho, C., & Bartholomei-Santos, M. L. (2014). Estimulando o “pensamento em árvore” em alunos de ensino médio: potencial de contribuição dos livros didáticos de biologia. Ciência e Natura, 36(3), 326-336. Recuperado de https://www.redalyc.org/pdf/4675/467546174007.pdf

Dalapicolla, J., Silva, V. de A., & Garcia, J. F. M. (2015). Evolução biológica como eixo integrador da biologia em livros didáticos do ensino médio. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências, 17(1), 150-173. https://doi.org/10.1590/1983-211720175170107

Darwin, C. (1859). On the origin of species by means of natural selection or the preservation of favored races in the struggle for life. London, United Kingdom: Murray.

Dobzhansky, T. (1973). Nothing in biology makes sense except in the light of evolution. American Biology Teacher, 35, 125-129. https://doi.org/10.2307/4444260

Dorvillé, L. F. M., Azevedo, M., Matsushita, L. Y., Ayres, A. C. M., Paris, I. L., & Gatto, T. N. (2010). Trabalhando com sistemática filogenética no ensino médio: uma proposta de atividade. Revista da Sociedade Brasileira de Ensino de Biologia, 3, 3912-3920. Recuperado de https://www.sbenbio.org.br/publicacoes/anais/III_Enebio/C090.pdf

Farris, J. S. (1983). The logical basis of phylogenetic analysis. In.: N.I. Platnick, V.A. Funk (Eds.), Advances in cladistics. New York, United States of America: Columbia University Press.

Ferreira, S. F., Brito, S. V., Ribeiro, S. C., Sales, D. L., & Almeida, W. de O. (2008). A zoologia e a botânica do ensino médio sob uma perspectiva evolutiva: uma alternativa de ensino para o estudo da biodiversidade. Caderno de Ciência e Cultura, 2(1), 58 – 66. Recuperado de http://periodicos.urca.br/ojs/index.php/cadernos/article/view/19/19-59-2-PB

Gayford, C. (2000). Biodiversity education: a teachers perspective. Environmental Education Research, 6(4), 347-361. https://doi.org/10.1080/713664696

Gil, A. C. (1987). Como elaborar projetos de pesquisa. (4a ed.). São Paulo, SP: Atlas.

Gilbert, S. F. (2003). Opening Darwin’s black box: teaching evolution through developmental genetics. Nature, 4, 735-741. https://doi.org/10.1038/nrg1159

Gould, S. J. (1994). On replacing the idea of progress with an operational notion of directionality. In D. L. Hull & M. Ruse (Eds.), The philosophy of biology. New York, United States of America:: Oxford University Press.

Gould, S. J (2003). I have landed: the end of a begging in Natural History. New York, United States of America: Three Rivers Press.

Guimarães, M. A. (2005). Cladogramas e evolução no ensino de Biologia. (Dissertação de mestrado). Programa de pós-graduação em Educação para a Ciência. Universidade Estadual Paulista, UNESP, Bauru, SP. Recuperado de http://www2.fc.unesp.br/BibliotecaVirtual/ArquivosPDF/DIS_MEST/DIS_MEST20050929_GUIMARAES%20MARCIO%20ANDREI.pdf

Hennig, W. (1966). Phylogenetic systematics. Urbana, United States of America: University of Illinois Press.

Hillis, D. M. (2007). Making evolution relevant and exciting to biology student. Evolution, 61(6), 1261-1264. Recuperado de http://www.jstor.org/stable/4621373

Hull, D. L. (2001). The role of theories in biological systematics. Studies in the History and Phylosophy of Biological and Biomedical Sciences, (32), 221-238. https://doi.org/10.1016/S1369-8486(01)00006-1

Julius, M. L., & Schoenfuss, H. L. (2006). Phylogenetic reconstruction as a broadly applicable teaching tool in the biology classroom: the value of data in estimating likely answers. Journal of College Science Teaching, 35(7), 40-45. Recuperado de https://www.nsta.org/publications/news/story.aspx?id=52259

Klassa, B., & Santos, C. M. D. (2017). 50 anos de sistemática filogenética: análise do livro Filogenética, Primeiros Passos e prospecções para o ensino de evolução. Experiências em Ensino de Ciências, 2(6), 22-34. Recuperado de https://if.ufmt.br/eenci/artigos/Artigo_ID401/v12_n6_a2017.pdf

Klepka, V., & Corazza, M. J. (2018). Autoscopia de uma professora em formação continuada para aprendizagem da filogenia. Amazônia: Revista de Educação em Ciências e Matemática, 14(32), 130-144. http://dx.doi.org/10.18542/amazrecm.v14i32.6186

Krasilchik, M. (2004). Prática de ensino de biologia. São Paulo, SP: Edusp.

Lévêque, C. (1999). A biodiversidade. Bauru, SP: Universidade do Sagrado Coração.

Lewinsohn, T. M. (2020). A biodiversidade explicada em 8 pontos. Bocaina biologia da conservação. Recuperado de https://biologiadaconservacao.com.br/cienciaemacao-a-biodiversidade-explicada-em-8-pontos.

Lima, M. M. de, Salles, F. F., & Mancini, K. C. (2020). Material didático para o ensino de sistemática filogenética. Experiências em Ensino de Ciências, 15(2), 616-603. Recuperado de https://if.ufmt.br/eenci/artigos/Artigo_ID745/v15_n2_a2020.pdf

Lopes, W. R., Ferreira, M. J. M., & Stevaux, M. N. (2007). Proposta pedagógica para o Ensino Médio: filogenia de animais. Revista Solta a Voz, 18, 263-286. https://doi.org/10.5216/rp.v18i2.3417

Lopes, W. R. (2008). Ensino de filogenia animal: percepções de estudantes e professores e análise de propostas metodológicas. (Dissertação de mestrado). Programa de pós-graduação em Biologia Animal. Universidade Federal de Pernambuco, Pernambuco. Recuperado de https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/523

Lopes, W.R., & Vasconcelos, S.D. (2012). Representação e distorções conceituais do conteúdo “Filogenia” em livros didáticos de biologia no Ensino Médio. Revista Ensaio, 14(3), 146-165. https://doi.org/10.1590/1983-21172012140310

Lopes, W. R., & Vasconcelos, S. D. (2014). Sistemática Filogenética no ensino médio: uma reflexão a partir das concepções de alunos e professores da rede pública de Pernambuco, Brasil. Revista de Educación en Biología, 17(10), 38-54.

Maclaurin, J., & Sterelny, K. (2008). What is Biodiversity? Chicago, United States of America: The University of Chicago Press.

MacDonald, T., & Wiley, E. O. (2012). Communicating Phylogeny: Evolutionary tree diagrams in museums. Evolution: Education and Outreach, 5(1), 14-28. https://doi.org/10.1007/s12052-012-0387-0

Marandino, M., Selles, S. E., & Ferreira, M. S. (2009). Ensino de Biologia: histórias e práticas em diferentes espaços educativos. São Paulo, SP: Cortez.

Mayr, E. (2000). O impacto de Darwin no pensamento moderno. Scientific American Brasil, (ed. especial, 7).

Meir, E., Perry, J., Herron, J. C., & Kingsolver, J. (2007). College students’ misconceptions about evolutionary trees. The American Biology Teacher, 69(7), 71-76. Recuperado de https://www.learntechlib.org/p/100246/

Mendes, S., Rizzo, A., & Mayrinck, D. (2022). A representação da Sistemática Filogenética nos livros didáticos do novo ensino médio: desafios e perspectivas. Amazônia: Revista de Educação em Ciências e Matemática, 18(40). http://dx.doi.org/10.18542/amazrecm.v18i40.12742

Meyer, D., & El-Hani, C. N. (2005). Evolução: o sentido da biologia. São Paulo, SP: Unesp.

Minayo, M. C. S. (2012). Análise qualitativa: teoria, passos e fidedignidade. Ciência & Saúde Coletiva, 17(3), 621-626. Recuperado de https://www.scielo.br/j/csc/a/39YW8sMQhNzG5NmpGBtNMFf/?format=pdf&lang=pt

Monteiro, G. B., & Ferreira, L. B. (2021). Erros conceituais de sistemática vegetal em livros didáticos de biologia do PNLD. Revista de Ensino de Biologia da Sociedade Brasileira de Ensino de Biologia, 14(1), 598–615. https://doi.org/10.46667/renbio.v14i1.414

Moraes, M., & Santos, F. S. dos (2013). Análise dos conteúdos de sistemática filogenética em livros didáticos de Ensino Fundamental II e Médio. Scientia vitae. 1(2), 20-27. Recuperado de http://www.fernandosantiago.com.br/sv_v1_n2_3.pdf

Motokane, M. T. (2015). Sequências didáticas investigativas e argumentação no ensino de ecologia. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências (Belo Horizonte), 17(esp.), 115-138. https://doi.org/10.1590/1983-2117201517s07

Mussi, R., Mussi, L., Assunção, E., & Nunes, C. (2019). Pesquisa Quantitativa e/ou Qualitativa: distanciamentos, aproximações e possibilidades. Revista Sustinere, 7(2), 414-430. https://doi.org/10.12957/sustinere.2019.41193

Nascimento, L. A. D., & Motokane, M. T. (2023). A recontextualização do discurso sobre biodiversidade em um curso de formação para professores de ciências. Ensaio Pesquisa em Educação em Ciências (Belo Horizonte), 25, e37387. https://doi.org/10.1590/1983-21172022240133

Nelson, G. (1994). Homology and systematic. Homology: the hierarchical basis of comparative biology (ed. By B.K. Hall). San Diego, United States of America: Academic Press, 101-149.

O’Hara, R. J. (1994). Evolutionary history and the species problem. American Zoologist, 34, 12-22.

O’Hara, R. J. (1998). Population thinking and tree thinking in systematics. Zoologica Scripta, 26(4), 323-329.

Orozco, Y. A. (2017). O ensino da biodiversidade: tendências e desafios nas experiências pedagógicas. Góndola, Enseñ Aprend Cienc, 12(2), 173-185. https://doi.org/10.14483/23464712.11599

Pantoja, S. (2015). Filogenética, primeiros passos. Rio de Janeiro, RJ: Technical Books

Raw, A. (2003). Sistemática Filogenética no currículo universitário. Ciência Hoje, 32(190), 59-61.

Ribeiro, E., Matos, E. A. S. A. de, & Bertoni, D. (2021). Sistemática filogenética em livro didático de biologia aprovado pelo PNLD. Ensino & Pesquisa, 19(1), 39-64. Recuperado de https://periodicos.unespar.edu.br/index.php/ensinoepesquisa/article/view/3946

Ridley, M. (2006). Evolução. Porto Alegre, RS: Artmed.

Rodrigues, M. E., Justina, L. A. D., & Meglhioratti, F. A. (2011). O conteúdo de sistemática e filogenética em livros didáticos do ensino médio. Revista Ensaio, 13(2), 65-84. https://doi.org/10.1590/1983-21172011130205

Roque, I. R. (2003). Girafas, mariposas e anacronismos didáticos. Ciência Hoje, 34, 64-67.

Santos, R. L., Araújo-de-Almeida, E., & Christoffersen, M. L. (2010). Emprego de diagramas filogenéticos refletindo eventos macroevolutivos em livros didáticos de Biologia para o Ensino Médio no Brasil. Revista da Sociedade Brasileira de Ensino de Biologia, 3, 670-677.

Santos, C. M. D., & Calor, A. R. (2007a). Ensino de biologia evolutiva utilizando a estrutura conceitual da sistemática filogenética – I. Ciência & Ensino, 1(2), 1-8.

Santos, C. M. D., & Calor, A. R. (2007b). Ensino de biologia evolutiva utilizando a estrutura conceitual da sistemática filogenética – II. Ciência & Ensino, 2(1), 1-8.

Santos, C. M. D., & Calor, A. R. (2008). Using the logical basis of phylogenetics as the framework for teaching biology. Papeis Avulsos em Zoologia, 48(18), 199-211. Recuperado de http://www.scielo.br/pdf/paz/v48n18/v48n18.pdf

Santos, C. M. D., & Klassa, B. (2012). Despersonalizando o ensino de evolução: ênfase nos conceitos através da sistemática filogenética. Educação: Teoria e Prática, 22(40), 62-80. Recuperado de http://educa.fcc.org.br/pdf/eduteo/v22n40/v22n40a05.pdf

Santos, P. S., Pugliese, A., & Santos, C. M. D. (2019). A iconografia linear da evolução na perspectiva de docentes que atuam na educação básica. Revista Ensaio (Belo Horizonte), 21, e10594. https://doi.org/10.1590/1983-21172019210117

Sarkar, S. (2005). Biodiversity and Environmental Philosophy: An Introduction. Cambridge Studies in Philosophy and Biology, New York, United States of America: Cambridge University Press.

Schuch, L. M. M., & Soares, M. B. (2003). Oficina de classificação: de pokemons e infoartrópodos à sistemática filogenética. Cadernos do Aplicação, 16(1), 9-18.

Silva, J. A. D. da, & Nery, A. S. D. (2020). A classificação dos seres vivos nos livros didáticos de biologia do ensino médio: uma investigação à luz das novas contribuições da biologia molecular e taxonomia. Cadernos de Educação Básica, 5(2). http://dx.doi.org/10.33025/ceb.v5i2.2771

Souza, P. H. R. de, & Rocha, M. B. (2015). Sistemática filogenética em revista de divulgação científica: análise da Scientific American Brasil. Alexandria, 8(1), 75-99. https://doi.org/10.5007/1982-5153.2015v8n1p75

Wallace, A. R. (1858) On the tendency of varieties to depart indefinitely from the original type. Proceedings of the Linnean Society of London, 3, 53-62.

Wilson, E. O. (2012). Diversidade da vida. São Paulo, SP: Companhia das letras.

Published

2023-09-05

How to Cite

Cordeiro, R. S., & de Castro Morini, M. S. (2023). Teaching conceptions about Biodiversity from the perspective of Phylogenetic Systematic. Investigations in Science Education, 28(2), 421–438. https://doi.org/10.22600/1518-8795.ienci2023v28n2p421