Enseñanza de la termorregulación mediante un modelo de dinámica de sistemas

La termorregulación es un concepto que enseño a mis alumnos de 14 años como parte de un curso de IGCSE. Como el contenido —sudoración, escalofríos y vasodilatación— es relativamente concreto, podría simplemente enseñar sus efectos de forma aislada. Por ejemplo, «cuando disminuye la temperatura corporal, tiritar provoca un aumento de calor».

Pero estaríamos perdiendo la oportunidad de desarrollar la comprensión de los sistemas. Cuanto más practiquen los alumnos la teoría de sistemas, más podrán transferirla a otros contextos biológicos y comprenderlos en mayor profundidad. Es un bucle de retroalimentación positiva.

Permíteme mostrarte cómo enseñé este tema con un modelo de dinámica de sistemas. Enseñé el concepto en dos lecciones de 50 minutos.

Construir un modelo de dinámica de sistemas

Siempre empiezo construyendo un modelo con una reserva (o existencia) y pregunto a los alumnos cuáles serían las entradas y salidas. Para ver otro ejemplo de cómo construyo el modelo, consulta este post.

La investigación sugiere que los estudiantes son mucho más propensos a considerar las entradas, pero no las salidas, así que me gusta empezar aquí porque centra la atención de mis estudiantes en los flujos y acumulaciones en el sistema.

La única forma de provocar un cambio en el calor acumulado en el cuerpo es ajustar los flujos de entrada y salida. Lógicamente, el siguiente paso es pedir a los alumnos que identifiquen los factores que afectan a los flujos de entrada y salida. Yo les pediría que lo discutieran en parejas durante medio minuto más o menos, antes de escuchar sus ideas.

Como este ejemplo nos resulta familiar (por nuestra experiencia corporal), es relativamente fácil obtener algunas ideas de los alumnos, como tiritar y sudar. La clave ahora es que los alumnos distingan entre los factores que influyen en la ganancia y la pérdida de calor. En mi experiencia, los alumnos necesitan tiempo para pensar, un breve debate en parejas y, posiblemente, más orientación por parte del profesor.

Puede que algunos alumnos no sepan muy bien para qué sirve sudar, pero si se les pide que piensen en los contextos en los que sudan, lo entenderán mejor. La sudoración puede añadirse al modelo como factor que aumenta la pérdida de calor.

Por rutina, añado la flecha entre el factor y el flujo de salida y pregunto a los alumnos cuál es la relación: igual u opuesta (positiva o negativa). Puedes verlo en la parte superior derecha del modelo.

A partir de aquí pregunto a los alumnos qué controla la sudoración. Esta parte depende de que los alumnos hagan una distinción importante. Muchos sugerirán la temperatura ambiente. Entonces les pongo un ejemplo: alguien que está esquiando en los Pirineos. La temperatura ambiente es inferior a cero grados centígrados, pero debido a la actividad y envuelto en ropa gruesa está sudando.

El mismo ejemplo sirve si los alumnos han empezado por tiritar de frío en lugar de sudar. El objetivo es hacer la distinción entre la temperatura ambiente como algo que afecta a la entrada y salida de calor*, y la temperatura corporal como parte del bucle de retroalimentación.

*En mi modelo simplificado, decidí incluir la temperatura ambiente como un factor que afecta a la ganancia de calor, pero también podría afectar a la pérdida de calor en modelos más elaborados.

Una vez hecha esta distinción, podemos completar el bucle de retroalimentación, dibujando la flecha desde la acción (calor en el cuerpo) hasta la respuesta (sudar) y, de nuevo, preguntar a los alumnos si se trata de una relación "igual" u "opuesta". El primer bucle está completo, luego añadiré la vasodilatación.

Pido a los alumnos que sigan el bucle conmigo, utilizando la llamada y respuesta de toda la clase, algo parecido a esto:

1. Aumenta el calor en el cuerpo, esto provoca sudoración...

2. Aumenta la sudoración, lo que causa...

3. Aumenta la pérdida de calor, lo que provoca...

Un aumento de la temperatura corporal, en última instancia conduce a una disminución de la temperatura corporal. Homeostasis. Lo que indica un bucle de retroalimentación negativa, que añado al modelo.

Ahora es el momento de añadir la sugerencia de la tiritar. Pido a mis alumnos que simplifiquen la sugerencia a algo que cause directamente la producción de calor. Esto nos lleva a la tasa de respiración celular*. Y sigo el mismo proceso que antes para añadir este bucle de retroalimentación.

*Podría añadir otro bucle separado entre el calor en el cuerpo y la tasa de respiración celular, pero para esta clase decidí no añadir esta distinción extra al modelo.

Ahora quiero incluir respuestas que los alumnos quizá conozcan menos, así que dibujo un diagrama de la piel junto al modelo. Y comento con los alumnos las respuestas termorreguladoras de la erección del pelo en los mamíferos, y la vasodilatación y la constricción.

Después de hablar de ello en términos concretos (corporales), pido a los alumnos que prueben a añadir estas factores nuevos al modelo. Hacen algunas predicciones, me paseo por la clase para verlas y luego vuelvo a la clase para mostrárselas.

El modelo ya está completo y les doy tiempo para que se expliquen a sí mismos. Esto consiste en explicarse a sí mismos un concepto, como si fuera a otra persona, mentalmente. Y respondo a las dudas de los alumnos.

A partir de aquí, es hora de practicar *pensando con* el modelo mediante preguntas del tipo "¿Que pasarí si...?" y animando a los alumnos a responder de acuerdo con mi taxonomía de comprensión.

He aquí un par de preguntas "¿Qué pasaría si...?" que he formulado antes:

• ¿Que pasaría si una persona sufriera una enfermedad que le provocara una vasodilatación permanente?

• ¿Qué pasaría si una persona sólo pudiera sudar la mitad que una persona normal?

Otra ventaja de construir modelos de dinámica de sistemas es que no existe un modelo correcto. Dependiendo del viaje que hayan hecho tus alumnos, se podrían añadir factores adicionales o quitar otros. Yo enseño esto al principio de mi curso de biología GCSE, otros pueden enseñarlo más tarde, por ejemplo.

Parte de la modelización de sistemas es la conversación circular entre lo que tiene sentido internamente (con lo que pensamos y, por tanto, lo que nuestros alumnos ya han estudiado) y externamente (lo que coincide con los fenómenos). "El mapa no es el territorio" (Alfred Korzybski), pero si se parece lo suficiente, puede ser útil para pensar. Esto es #SystemsTeaching.

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Christian Moore-Anderson (sobre mí)

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