En la enseñanza de las ciencias naturales en el primer ciclo de secundaria, los planes de estudio de química y física parecen centrarse en el desarrollo de modelos explicativos , como el modelo de partículas y las fuerzas newtonianas.
Sin embargo, a menudo parece que muchos planes de estudios de biología se centran más en la cobertura de principios descriptivos de la vida, como el principio celular, el contenido de las células, la organización multicelular o las «funciones de la vida».
La enseñanza secundaria de la biología también debería desarrollar modelos explicativos que trasciendan el currículo. No puede reducirse únicamente a la cobertura de contenidos. Uno de estos modelos que debe ser central en los currículos de biología es la selección natural y los patrones de evolución.
En este post, voy a dar ejemplos de cómo la selección natural puede ser un componente integrado de todo el plan de estudios a través de la discusión frecuente y la resolución de problemas.
La mayoría de los profesores se preguntarán cómo se puede hablar de la selección natural sin limitarse a decir a los alumnos que el sistema biológico estudiado ha sido seleccionado en el pasado. He aquí algunas ideas, con muchas más en mi libro.
Construir un modelo sólido
Antes de que pueda tener lugar el debate y la resolución de problemas biológicos, los estudiantes deben tener, al menos, un modelo mental sencillo, pero sólido, de la selección natural.
Sin embargo, la mayoría de los estudiantes de biología dedican un tiempo (limitado) a memorizar (palabra por palabra en muchos casos) un proceso detallado de selección natural observado a nivel superficial. Como tal, una gran proporción de estudiantes abandonan la escuela secundaria sin modelos mentales sólidos de la evolución (Nehm, 2018).
He aquí un ejemplo de los pasos que suelen aprender los estudiantes:
La reproducción conduce a la sobreproducción de descendencia
La descendencia hereda rasgos/alelos pero con cierta variación
La variación se crea mediante mutaciones aleatorias
El medio ambiente provoca competencia entre los organismos y una lucha por la supervivencia.
Algunos descendientes tienen rasgos mejor adaptados al entorno.
Los organismos mejor adaptados tienen más probabilidades de sobrevivir y reproducirse.
La siguiente generación de organismos hereda los rasgos o alelos de los que se reproducen.
Aunque pueda parecer que estos pasos no están vinculados a un ejemplo concreto, son pasos superficiales que carecen de teoría y abstracción. Si queremos que los alumnos se formen modelos sólidos de la evolución, debemos oscilar constantemente entre la teoría abstracta y los ejemplos concretos (sobre esta oscilación, véanse Maton, 2013, Maton 2014, y Kinchin et al., 2020).
Una posible abstracción útil
Unos principios básicos (abstraídos) que se puede encuentrar en todos los ejemplos de selección natural pueden organizarse en una jerarquía de los conceptos más importantes: Variación, Selección y Herencia, y sus conceptos subordinados. El diagrama de palabras que aparece a continuación (Figura 2), lo explica.
Figura 2. Diagrama de flujo de palabras que muestra la relación jerárquica entre los conceptos del proceso de selección natural. Por Christian Moore-Anderson
Enseñar a los alumnos estos conceptos básicos de esta manera obtenemos tres ventajas:
Disponemos de un modelo jerárquico abstraído para que los alumnos piensen con él cuando vean ejemplos concretos.
Es mucho más fácil para los alumnos recordar varios pasos principales y sus conceptos subordinados (jerárquicamente), que muchos pasos pequeños (linealmente) (Reif, 2008).
Podemos actualizar los conceptos subordinados a medida que los alumnos avanzan en el plan de estudios de biología y, por tanto, modificar constantemente la complejidad del modelo. De este modo, se permite que la selección natural trascienda todo el plan de estudios de secundaria.
Además, una vez establecidos los principios básicos, pueden utilizarse como estímulos para responder a preguntas escritas y para los debates en clase.
¿Dónde encajarán esto los profesores en un plan de estudios sobrecargado?
Es comprensible que a los profesores no les guste la idea de añadir más contenidos a sus clases. Sin embargo, no se trata de contenido adicional, sino de pedir a los alumnos que piensen en profundidad sobre el contenido que ya figura en el plan de estudios.
La incorporación de la selección natural produce un bucle de retroalimentación positiva (Figura 3) en el aprendizaje, ya que la aplicación regular de su modelo mental permite a los alumnos reflexionar más profundamente sobre el contenido de las clases. Y, a su vez, esta práctica y la retroalimentación recibida ayudan a desarrollar y reforzar el modelo mental.
Figura 3. Un bucle de retroalimentación positiva al integrar la selección natural en el plan de estudios
Cuanto mejor y más rápido sea el modo de pensar evolutivo, más profundamente podrán pensar los alumnos sobre el contenido del curso, independientemente del tema.
Para construir un modelo mental sólido se necesita algo más que un par de temas aislados
Los estudiantes necesitarán practicar regularmente con modelos científicos para que puedan llegar a ser dominantes sobre sus modelos intuitivos, folk (Evans & Rosengren, 2018). Por ejemplo, tales modelos folk en evolución incluyen:
Esencialismo: ninguna variación dentro de la población, y especies inmutables
Finalismo: creencia teleológica, es decir, los organismos evolucionan para..., que no es solo parafrasear
Lamarckismo: Los organismos controlan su propia evolución, uso y desuso, herencia de rasgos adquiridos
Un principio de diseño
Es poco probable que tales obstáculos se superen con un puñado de ejemplos y un par de explicaciones bien planificadas, por muy buenas que sean. Las explicaciones puramente folclóricas y puramente científicas son poco frecuentes en los alumnos de secundaria. Más bien, los estudiantes individuales pueden mezclar los dos en proporciones variables dependiendo del contexto, tales especies variables, y el tipo de rasgo (Nehm, 2018).
Responder correctamente a un par de preguntas nos dirá poco sobre sus modelos mentales de la evolución. Los estudiantes realmente necesitan práctica incrustada. Entonces, ¿cómo pueden los profesores integrar la selección natural fácil y frecuentemente?
Integrar la selección natural: Casos de espectro de rasgos
Así es como yo utilizaría los principios básicos para suscitar el debate sobre un rasgo. Cuidado, hay muchos ejemplos evolutivos utilizados en la enseñanza de la biología que muestran una dicotomía de rasgos, una variación de sólo dos tipos. La investigación ha descubierto que algunos estudiantes forman modelos mentales de variación según los cuales todos los rasgos vienen en dicotomías (Alred et al., 2019). Por lo tanto, es importante utilizar un espectro de rasgos.
Para indicar un espectro de rasgos a los alumnos se puede gesticular o dibujar. Todo el procedimiento, que debería ser relativamente rápido (especialmente si está integrado), se muestra en la Tabla 1 a continuación.
Tabla 1. Procedimiento de una discusión sobre la selección natural de los rasgos
Ejemplo
Supongamos que estudiamos el aparato digestivo. Hay muchos rasgos del intestino que podríamos elegir para discutir, pero es importante aislarlos. Por ejemplo, podrían ser las vellosidades canónicas, o microvellosidades. También podría ser la velocidad media de tránsito, el grado de vascularización, el diámetro del lumen, o la extensión de la barrera mucosa, etc.
En este caso, simplifiquemos con la longitud del tracto intestinal y veamos cómo, en el cuadro 2 (a continuación), podría llevar a cabo un rápido debate en clase:
Tabla 2. Un ejemplo de cómo discutiría el caso del espectro de rasgos de la longitud intestinal
Compensaciones y correlaciones entre dos rasgos
En otros casos, y en etapas educativas superiores, es posible que desee analizar específicamente dos espectros de rasgos. En este caso resulta útil un continuo cruzado. He aquí un ejemplo (Figura 4) sobre las compensaciones en los rasgos del ciclo vital (fases de crecimiento más cortas a más largas, y comienzo de la fase reproductiva más temprano a más tardío). He utilizado este ejemplo para suscitar la respuesta de los alumnos que trabajaban inicialmente en parejas.
Figura 4. Un continuo cruzado de rasgos del ciclo vital
Si te ha gustado esta entrada del blog, échale un vistazo a mi libro. Descarga el capítulo 1 aquí—Edición española—English Edition—o lee mis otros posts. Tengo otro post sobre la resolución de problemas que se puede encontrar aquí.
Christian Moore-Anderson (sobre mí)
@CMooreAnderson (Blue Sky)
@CMooreAnderson (X)
References
Alred, A. R., Doherty, J. H., Hartley, L. M., Harris, C. B., & Dauer, J. M. 2019. Exploring student ideas about biological variation. International Journal of Science Education, 41(12), 1682–1700.
Evans, E, M., Rosengren, K., S. 2018. "Cognitive biases, or Cognitive bridges?" In Teaching biology in schools: Global research, issues, and trends, edited by K. Kampourakis and M. Reiss, 9-21. UK: Routledge.
Kinchin, I., N. Winstone, and E. Medland. 2020. “Considering the Concept of Recipience in Student Learning from a Modified Bernsteinian Perspective.” Studies in Higher Education 1–13. doi:10.1080/03075079.2020.1717459.
Maton, K., 2013. Making semantic waves: A key to cumulative knowledge-building. Linguistics & Education, 24(1), pp.8–23.
Maton, K., 2014. Knowledge and knowers: towards a realist sociology of education, Abingdon: Routledge.
Nehm, R. 2018. “Evolution.” In Teaching biology in schools: Global research, issues, and trends, edited by K. Kampourakis and M. Reiss, 164-177. UK: Routledge.
Reif, F. 2008. Applying cognitive science to education. Cambridge, US: MIT Press