Al comenzar la educación secundaria en ciencias, el físico puede hablar de energía, o de fuerzas, posiblemente incluso de movimiento, el químico puede hablar del modelo de partículas. En estos casos el plan de estudios pretende proporcionar a los alumnos un modelo inicial que les sirva para intentar explicar fenómenos que probablemente encontrarán en sus vidas, y también en el plan de estudios.
Así pues, ¿cómo debería empezar un plan de estudios de biología de secundaria si no es con un modelo explicativo? Las formas más comunes hasta ahora del currículo de biología del primero curso en Inglaterra parecen comenzar con la noción de MRS CREN y la Teoría Celular. Pero, ¿son explicativos?
MRS CREN presenta poco más que una lista de actividades observadas en la vida, (Movimiento, Reproducción, Sensibilidad, Crecimiento, Respiración, Excreción, Nutrición). Pero que se pueden observar en otras cosas como el fuego, y no se aplican tan bien fuera de los metazoos.
La lista también presenta una considerable carga cognitiva con nuevo vocabulario y nuevos conceptos. Es poco probable que los alumnos sean capaces de vincular una lista de este tipo a un esquema de conocimiento bien organizado y, por tanto, que se traduzca en un aprendizaje memorístico.
Pero, supongamos que un alumno es capaz de incorporar el MRS CREN de forma significativa a sus estructuras de conocimiento, ¿es explicativo? No nos dice nada de por qué existen los sistemas vivos, ni cómo funcionan.
La teoría celular es un concepto necesario para comprender la biología, pero no es suficiente, ni siquiera a los 11 años. De hecho, no es realmente una teoría, ya que carece de explicación, se limita a afirmar que los sistemas vivos están compuestos de células y proceden de otras células. Por tanto, es más bien un principio de vida.
Comenzar la biología de esta manera debe contrastar fuertemente con los intentos de los físicos y químicos de dotar a sus alumnos de la capacidad de interpretar su mundo con sentido.
En consecuencia, el plan de estudios de biología debe tratar de presentar, desde el principio, un modelo explicativo. Debe tener un buen alcance (que pueda utilizarse a lo largo de la mayor parte de la enseñanza secundaria antes de ser modificado), y una buena concordancia (que presente un relato generalmente fiel de los fenómenos).
Un modelo explicativo apto para todos los niveles de la enseñanza de la biología
La autopoiesis —teoría propuesta por los científicos chilenos Humberto Maturana y Francisco Varela (en los años 80)— encaja bien. En su forma más básica, explica que la vida es un sistema que se automantiene y se autocrea (desde dentro) aprovechando los flujos de energía y materia.
La teoría aborda principalmente la vida a nivel celular, considerada la unidad fundamental de la vida, y describe cómo funciona una célula para construir y sustituir continuamente sus componentes (en la organización correcta), ya sean los fosfolípidos de la membrana celular, sus máquinas moleculares, como los ribosomas, o los cilios, o el entorno de la célula y sus gradientes. Pero su utilidad explicativa en el plan de estudios de biología radica en su capacidad para aplicarse a todos los niveles de organización.
Podemos observar los mismos fenómenos a nivel de células, órganos, sistemas de órganos y organismos, etc. Por ejemplo, del mismo modo que las células reemplazan continuamente los fosfolípidos, se dice que los seres humanos reemplazan por completo sus células cada siete años aproximadamente; el sistema sobrevive a sus componentes. Luigi Luisi (2003) lo resume así:
«Se puede decir que un sistema está vivo si es capaz de transformar la materia y la energía externas en un proceso interno de automantenimiento y producción de sus propios componentes.»
He aquí una imagen que puede utilizarse en clase de biología, que sirve de trampolín para hablar de los seres humanos a nivel de organismo (no es necesario llegar aún a las células), vinculando un concepto abstracto a su vida cotidiana.
Aquí pueden surgir muchas discusiones, desde por qué respiramos, por qué comemos, la cicatrización de heridas, de qué estamos hechos (alimentos), el crecimiento, etcétera.
Tiene el poder de, a un nivel sencillo, ayudar a los alumnos a explicar muchas cosas y acceder fácilmente a nuevos contextos biológicos. Invita explícitamente a los alumnos a ver la vida en términos de flujos de energía y materia, pero es sólo el principio, ya que es el marco para el resto del plan de estudios, ya sea a nivel de células u organismos, que gana en complejidad a medida que los alumnos adquieren experiencia.
Visiones epistémicas de la biología
¿Por qué los alumnos tienen dificultades con el concepto de que las plantas contienen mitocondrias y cloroplastos y, por tanto, realizan tanto la respiración como la fotosíntesis? Propongo que lo hacen porque no ven la vida a través de flujos de energía y materia, sino que han obtenido una visión epistémica de que la biología es descriptiva e intentan aprender de memoria la aparición o no de componentes.
No hay nada explicativo en saber dónde se encuentran las mitocondrias y los cloroplastos sin un conocimiento de los flujos de energía y materia. Así pues, la autopoiesis es una base importante para entender las plantas como organismos vivos que muestran los mismos patrones generales que se observan en otros organismos, y que todos estamos conectados a través del ciclo de la materia y el flujo de energía a escalas ecológicas. La vida es un proceso, no una entidad.
La selección natural
Por supuesto, la última pieza del rompecabezas es preguntar a los alumnos qué sentido tiene todo esto. ¿Por qué estos sistemas vivos parecen procurarse energía y materia a propósito para crear y mantenerse? Podemos completar nuestro marco que debería servirnos bien; podemos empezar a hablar de la selección natural.
Por supuesto, no necesitamos todos los detalles, el modelo puede aumentar en complejidad a lo largo del plan de estudios, bien gradualmente, bien en momentos concretos, pero podemos empezar con la idea general. Qué organismos sobreviven, cuáles se reproducen y qué características predominan por tanto en la población. ¿Qué ocurriría si un organismo no tiene intención de reproducirse, o simplemente tarda demasiado en hacerlo?
Estas preguntas abren un mundo de debate, y son bastante intuitivas a un nivel sencillo. Las grandes ramificaciones de la selección natural serán un concepto que se aprenderá a lo largo de mucho tiempo, pero yo empiezo con el mecanismo, en términos sencillos, desde el primer día.
Un plan de estudios basado en la explicación
Dejemos de lado la biología descriptiva y empecemos a dar a los alumnos los marcos que les permitan interpretar de inmediato el mundo que les rodea y les preparen para los próximos conceptos del plan de estudios de biología.
El MRS CREN es problemático en muchos aspectos, y la Teoría Celular es insuficiente por sí sola. El lugar de la célula en el plan de estudios es fundamental, pero no basta con conocer la naturaleza celular de la vida. Las células no son estáticas, son dinámicas, están sucediendo, y la vida no surge de tener células, sino de procesos e interacciones.
Los especialistas en biología pueden estar de acuerdo en que conceptos como estructura y función, relación entre superficie y volumen, mantenimiento de gradientes, entropía, etc., son de suma importancia para entender la biología, pero en realidad, subyacentes a todos ellos están los conceptos de flujos de energía y materia, organización y selección natural. Conceptos que nunca deberían perderse de vista y que deberían explicitarse en las escalas más amplias del currículo.
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Christian Moore-Anderson
References
Luisi P. L., 2003. "Autopoiesis: a review and a reappraisal." Naturwissenschaften. 90:49–59.