Al comenzar la educación secundaria en ciencias, el fÃsico puede hablar de energÃa, o de fuerzas, posiblemente incluso de movimiento, el quÃmico puede hablar del modelo de partÃculas. 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.
Asà pues, ¿cómo deberÃa empezar un plan de estudios de biologÃa de secundaria si no es con un modelo explicativo? Las formas más comunes hasta ahora del currÃculo de biologÃa del primero curso en Inglaterra parecen comenzar con la noción de MRS CREN y la TeorÃa 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 memorÃstico.
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 teorÃa celular es un concepto necesario para comprender la biologÃa, pero no es suficiente, ni siquiera a los 11 años. De hecho, no es realmente una teorÃa, 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 biologÃa de esta manera debe contrastar fuertemente con los intentos de los fÃsicos y quÃmicos de dotar a sus alumnos de la capacidad de interpretar su mundo con sentido.
En consecuencia, el plan de estudios de biologÃa 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 biologÃa
La autopoiesis —teorÃa propuesta por los cientÃficos 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 energÃa y materia.
La teorÃa 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 fosfolÃpidos 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 biologÃa 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 fosfolÃpidos, 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 asÃ:
«Se puede decir que un sistema está vivo si es capaz de transformar la materia y la energÃa externas en un proceso interno de automantenimiento y producción de sus propios componentes.»
He aquà una imagen que puede utilizarse en clase de biologÃa, que sirve de trampolÃn 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.
Aquà 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 explÃcitamente a los alumnos a ver la vida en términos de flujos de energÃa 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 biologÃa
¿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 fotosÃntesis? Propongo que lo hacen porque no ven la vida a través de flujos de energÃa y materia, sino que han obtenido una visión epistémica de que la biologÃa 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 energÃa y materia. Asà 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 energÃa 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 energÃa y materia a propósito para crear y mantenerse? Podemos completar nuestro marco que deberÃa 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 caracterÃsticas predominan por tanto en la población. ¿Qué ocurrirÃa 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 dÃa.
Un plan de estudios basado en la explicación
Dejemos de lado la biologÃa 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 biologÃa.
El MRS CREN es problemático en muchos aspectos, y la TeorÃa Celular es insuficiente por sà 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 biologÃa pueden estar de acuerdo en que conceptos como estructura y función, relación entre superficie y volumen, mantenimiento de gradientes, entropÃa, etc., son de suma importancia para entender la biologÃa, pero en realidad, subyacentes a todos ellos están los conceptos de flujos de energÃa y materia, organización y selección natural. Conceptos que nunca deberÃan perderse de vista y que deberÃan explicitarse en las escalas más amplias del currÃculo.
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Christian Moore-Anderson (sobre mÃ)
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References
Luisi P. L., 2003. "Autopoiesis: a review and a reappraisal." Naturwissenschaften. 90:49–59.