Egagrópilas como fuente de pruebas en una indagación. Percepciones de los estudiantes sobre lo que aprenden y sienten

Raptor pellets as evidence in an inquiry-based teaching. Students’ perceptions on what they have learnt and felt

M. Rut Jiménez-Liso mrjimene@ual.es

Grupo Sensociencia. CEIMAR-Universidad de Almería, España

Helena Gómez-Macario helena.macgom@gmail.com

Grupo Sensociencia. CEIMAR-Universidad de Almería, España

María Martínez-Chico mmartinez@ual.es

Grupo Sensociencia. CEIMAR-Universidad de Almería, España

Anna Garrido-Espeja agarridoespeja@gmail.com

CRECIM. Universitat Autònoma de Barcelona, España

Rafael López-Gay rlucio@ual.es

Grupo Sensociencia. CEIMAR-Universidad de Almería, España

Muchas especies de aves regurgitan un bolo que contiene los restos de sus presas que no han sido digeridos, y que suelen incluir exoesqueletos de artrópodos, huesos, dientes, pelos, etc. En ecología, estos restos, llamados egagrópilas, son utilizados para analizar la dieta de las aves, realizar inventarios de pequeños mamíferos y conocer las alteraciones que se producen (González y Oria 2004) y su análisis en el aula de ciencias se pueden convertir en una excelente oportunidad para realizar prácticas científicas en el aula sobre redes tróficas. En este sentido, Kelly (2012) y Lederman (2018) critican que las propuestas de enseñanza se ciñan a diseccionarlas, a observar su contenido (huesos, pelos, etc.) y a clasificarlo. En concreto Kelly (2012, p. 536) señala que la mera disección de egagrópilas de lechuzas (y otras rapaces) no está claro que ofrezca muchas oportunidades para que los estudiantes participen en prácticas científicas, más allá de promover su interés hacia la ciencia. Lederman (2018, p. 17) describe una actividad (Mistery Bones) sobre egagrópilas que involucra claramente a los estudiantes en las prácticas de la ciencia, ideas centrales disciplinarias y conceptos transversales de una manera auténtica y significativa, pero que generalmente es una oportunidad perdida para reflexionar sobre las prácticas científicas.

Tanto Kelly como Lederman se centran en una parte de la indagación que es poco compleja a nivel cognitivo, poco profunda y no es indispensable: observar, medir, clasificar, etc. Al centrarse en estos aspectos “manipulativos”, las prácticas científicas de indagación quedan reducidas a la ejecución de alguna de las fases del cuestionado y superado “método científico”: observación, teoría, hipótesis, experimentación… y estas destrezas no desarrollan explícitamente los procesos epistémicos de la ciencia (Jiménez-Aleixandre 2012).

En este artículo analizaremos las causas de esta visión reduccionista sobre la indagación, haciendo una propuesta para superarlas, enfatizando en las prácticas epistémicas indispensables en la indagación: que el alumnado responda a preguntas que les “enganchen”^[1], que busque las pruebas (no datos) necesarias para dar respuesta a las preguntas y generar así conocimiento descriptivo, y que tenga la necesidad de construir modelos generales más allá de las explicaciones particulares, realizando así prácticas científicas auténticas.

Este trabajo se centra en el desarrollo de una secuencia didáctica alternativa a la mera disección de egagrópilas, con la intención de convertir una disección de las egagrópilas en una práctica “auténtica” de indagación, aprovechando su potencial, y trabajar con el alumnado la diferencia entre datos (disección de egagrópilas) y la obtención de pruebas (propuesta de los diseños experimentales o los datos precisos para contrastar las ideas expresadas e interpretación de esos datos a la luz del conocimiento disponible) necesarias para resolver un problema auténtico: las causas de la disminución de las águilas imperiales en el entorno de Doñana.

La secuencia que mostraremos es de corta duración (2-3 horas, que denominamos sensopíldoras) porque han sido diseñadas para mostrar a los docentes que la indagación no requiere de mucho tiempo y para que su estructura sea reconocible para docentes y alumnado (Jiménez-Liso, Avraamidou, Martínez-Chico y López-Gay 2019). Sabemos que las secuencias de corta duración, tal y como señalan Aguilera y Perales-Palacios (2018), tienen el riesgo de tener un efecto muy bajo en la actitud de los estudiantes hacia la ciencia siendo las intervenciones más continuadas (por encima de nueve semanas) las que consiguen un tamaño del efecto mayor en esta variable. Por ello, en este artículo hemos querido analizar el efecto de nuestra sensopíldora de corta duración según la auto-percepción de los estudiantes sobre lo que aprenden y lo que sienten.

La extensa bibliografía sobre propuestas de indagación (Aguilera Morales et al. 2018; Pedaste et al. 2015; Romero-Ariza 2017) destacan la diversidad de trabajos que se pueden englobar bajo la misma denominación de propuestas de indagación, que no se parecen entre sí y que no comparten las características de un enfoque de enseñanza común, lo que nos hace plantearnos:

• Identificar las posibles causas de la polisemia atribuida a las prácticas de indagación y clarificar los elementos indispensables para que una secuencia pueda ser considerada bajo el enfoque de enseñanza por indagación.

Una vez aclarado el enfoque y sus elementos indispensables nos planteamos ¿cómo convertir una práctica de laboratorio manipulativa, por ejemplo la disección de egagrópilas, en prácticas científicas de indagación con modelos?

• Diseñar una secuencia corta de indagación utilizando egagrópilas y centrando la atención en los elementos indispensables de la práctica científica.

Aguilera Morales et al. (2018) reclaman más estudios empíricos que evalúen la efectividad de las propuestas didácticas con un enfoque de enseñanza por indagación. Asumiendo este reto nos proponemos:

• Evaluar la implementación a partir de la auto-percepción del alumnado participante de su aprendizaje y de las emociones asociadas a la secuencia de indagación propuesta con egagrópilas.

La multitud de definiciones de indagación (Pedaste et al. 2015) la convierte en un cajón de sastre y en un término de moda donde caben desde actividades exclusivamente manipulativas hasta otras propuestas más próximas a la modelización. En ellas se suele identificar indagación exclusivamente con:

• Plantear cuestiones abordables por la ciencia (Crujeiras y Jiménez-Aleixandre 2012, p.14).

• Planificar y poner en práctica investigaciones (NGSS 2013).

• Recogida de datos (Wilhelm y Beishuizen 2003) o búsqueda de información en la web (Zhang y Quintana 2012)

• El desarrollo de destrezas manipulativas como como observar, medir, usar instrumentos, como telescopios, campos magnéticos (Barman, Stein, Mcnair, y Barman 2006).

En las dos primeras identificaciones subyace la idea de indagación como “indagación autónoma”, sin considerar que hay progresiones o variaciones de indagaciones más cerradas a más abiertas o que el exceso de autonomía solo conlleva dificultades añadidas y escasa efectividad (Aguilera Morales et al. 2018; Ferrés Gurt 2017; Romero-Ariza 2017). Esta identificación no tiene en cuenta que los docentes pueden plantear actividades que guíen el proceso enseñanza-aprendizaje incluyendo una pregunta que “enganche”, que puede aportar uno o varios diseños para que sean evaluados en función de su conveniencia, sin que por ello deje de ser una buena práctica de indagación.

La tercera y cuarta identificaciones constituyen el origen del excesivo énfasis de las indagaciones en el empirismo. Pueden provenir de la sinonimia entre datos y pruebas, sin tener en cuenta la función que tienen cada uno (Jiménez-Aleixandre 2010a, p. 72); y la función de las pruebas es la de aceptar o rechazar una hipótesis para apoyar una conclusión, mientras que los datos per se no conducen a ninguna comprobación ni conclusión (Jiménez-Aleixandre 2010a, p. 74) y de la identificación de pruebas con pruebas empíricas u obtenidas ad hoc, sin tener cuenta que muchas pruebas se consiguen a partir de la coherencia de resultados o de la validez de los modelos científicos.

Con todo lo anterior, ¿qué elementos son indispensables para considerar que una secuencia sigue un enfoque de enseñanza por indagación? Queremos enfatizar que el eje central de la indagación debe ser la búsqueda de pruebas (no de datos) y la expresión y discusión de ideas personales para construir conocimiento descriptivo y explicativo-predictivo (o modelos científicos):

Expresión y discusión de ideas personales

El alumnado se enfrenta con preguntas y problemas relacionados con fenómenos del mundo natural o tecnológico que favorecen la expresión y discusión de ideas personales, y cuya respuesta puede ser contrastada. Cuando los alumnos se ven obligados a comunicar y defender sus ideas se produce una toma de conciencia de sus propias explicaciones del mundo, además de funcionar como un primer paso hacia la autorregulación del aprendizaje que permitirá ir reconstruyendo esas ideas a lo largo del proceso. Para favorecer en el aula ambientes de aprendizaje es preciso contextualizar los contenidos a trabajar (Moraga, Espinet, y Merino 2019) en problemas auténticos, cuya respuesta no sea obvia, implique una situación interesante para el alumnado y cuyo proceso de resolución tenga tanta importancia como la respuesta final. Algunos ejemplos de preguntas inadecuadas, por ser obvias, no enganchar y no promover la construcción del conocimiento, serán: ¿Crees que las rapaces se alimentan de más de un tipo de presa? o ¿Cómo podemos diseccionar una egagrópila? En cambio, consideramos que una pregunta adecuada para un proceso de indagación será: ¿qué causas crees tú que pudieron ser las responsables de la disminución de estas rapaces en Doñana?

Apoyar en pruebas las conclusiones obtenidas

Fruto de la discusión inicial aparecen distintas respuestas sobre el fenómeno que no necesariamente son coincidentes. El criterio para decidir qué respuestas son más adecuadas no es el argumento de autoridad sino las pruebas. Por ello, un elemento característico de la enseñanza por indagación es la búsqueda de pruebas a partir de datos para establecer la validez de sus afirmaciones: diseñar experiencias, obtener datos, analizar los datos para transformarlos en pruebas, obtener conclusiones y comunicarlas, etc.

Desde nuestro punto de vista, podemos decir que cuando los estudiantes realizan ambos elementos (expresión y discusión de ideas personales, apoyarse en pruebas) están realizando una práctica científica de indagación. Si, además, las hipótesis y conclusiones permiten expresar, utilizar y/o evaluar un modelo científico, decimos que esa práctica de indagación va acompañada de una práctica de modelización (Schwarz y Gwekwerere 2007) centrándose en la construcción de ideas más generales, explicaciones sobre el mundo que van más allá de lo que percibimos, del conocimiento descriptivo.

En este trabajo proponemos una secuencia de actividades que promueve la práctica de indagación con ciertos aspectos de modelización, donde construir un conocimiento explicativo que va más allá del fenómeno concreto (egagrópilas) y que, al ser de corta duración, es humilde en cuanto al contenido aprender: relaciones en una red trófica y factores que afectan a alteraciones en el ecosistema.

La adecuada compresión del funcionamiento de las redes y relaciones tróficas en los ecosistemas es fundamental para poder comprender problemas ambientales complejos: gestión de la población, efectos de la contaminación, del calentamiento global en la biodiversidad, etc. (Gotwals y Songer 2010). En relación con este tema son numerosas las concepciones alternativas de los estudiantes sobre la transferencia de energía, el ciclo de materia y las interrelaciones en los ecosistemas (Leach, Driver, Scott, y Wood-Robinson 1996). Grosso modo, los estudiantes tienen dificultades sobre el carácter sistémico de los ecosistemas, por lo que suelen representar las redes tróficas como secuencias lineales (cadenas), basándose en una relación de causa-efecto para interpretar las relaciones entre predadores y presas (White 2000). Esta relación suele establecerse en un solo sentido y de manera directa o, a lo sumo, se consideran lineales bidireccionales o piramidales (Hogan 2000; Leach et al. 1996). En cuanto a las perturbaciones de las redes tróficas, Hogan (2000) encontró que los estudiantes describían efectos unidireccionales hacia abajo, por ejemplo, relacionaban el hecho de que las poblaciones de presas aumentaran con el que los depredadores disminuyeran, lo que genera dificultades para explicar las relaciones no directas depredador-presa. Esta visión simplista de los ecosistemas refuerza la idea de que, si un organismo en una cadena trófica dejara de existir, todos los organismos que ascienden de ese organismo serán eliminados y que las poblaciones por debajo de ese organismo aumenten. Esta es la principal idea que pretende poner en conflicto nuestra secuencia de actividades.

Las emociones en clases de ciencias de secundaria condicionan las carreras a elegir y la proximidad o lejanía a titulaciones de ciencias de la vida y del espacio para chicas y chicos respectivamente (Brígido, Couso, Gutiérrez, y Mellado 2013). Lejos de asumir la visión psicológica de emociones positivas o negativas (Bellocchi 2015) hay que ser conscientes de que hacer ciencia emociona (Izquierdo 2013) y que produce emociones diversas: sorpresa, satisfacción, aburrimiento, rechazo, frustración, inseguridad, confianza, vergüenza (Costillo, Borrego, Borrachero, Brígido, y Mellado 2013).

Con el objeto de no separar los aspectos cognitivos de la enseñanza de las emociones hay que tomar conciencia de ambos, tanto de los cognitivos (comprensión de los sentimientos propios y ajenos) como los afectivos. Para ello, hemos incluido una actividad concreta en la que los estudiantes reflexionen sobre lo que han aprendido y sentido y permitir su conexión entre el aprendizaje de la ciencia por indagación y las emociones que produce.

En esta sección mostramos la propuesta de secuencia de actividades (tabla 1), cuya finalidad principal es transformar una típica secuencia de clasificación de egagrópilas, en una secuencia de indagación donde la expresión de ideas y la búsqueda de pruebas son el eje central y donde se incide en unos contenidos científicos conceptuales y/o procedimentales (el funcionamiento de las redes y relaciones tróficas). Esta secuencia puede considerarse un resultado en sí mismo como parte de una investigación de diseño fundamentada en las ideas sobre qué necesitamos aprender, en el trabajo cooperativo de docentes universitarios de Didáctica de las Ciencias Experimentales y docentes de ciencias de secundaria, con un diseño inicial de la secuencia pilotada con alumnado de secundaria en el curso 17/18 y re-construida y modificada en el curso 18/19.

Tabla 1
Secuencia de actividades y comentarios.

Tabla 1
Continuación

Tabla 1
Continuación 2

En este trabajo se han identificado las posibles causas de la polisemia atribuida a las prácticas de indagación, así como clarificado los elementos indispensables para que una secuencia pueda ser considerada bajo el enfoque de enseñanza por indagación o indagación con modelos, apoyándonos en otros trabajos y en nuestra experiencia a lo largo de años trabajando con este enfoque de enseñanza.

En un intento de convertir lo que habitualmente se trabaja como una práctica de laboratorio manipulativa centrada en la disección, observación y clasificación de egagrópilas, se ha presentado el diseño de una secuencia de enseñanza corta centrada en la realización de prácticas científicas propias de la indagación que ha sido implementada con estudiantes de secundaria de manera satisfactoria. Así lo muestran los resultados obtenidos en relación con la percepción del alumnado acerca de lo aprendido y lo sentido al experimentarla. Esta secuencia, más allá de incorporar de manera aislada pequeñas actividades manipulativas o de experimentación propias de la indagación, pero muy superficiales a nivel cognitivo, involucra al alumnado en una práctica de indagación genuina, donde éste debe expresar sus ideas iniciales, tener en cuenta las pruebas desde el primer momento, diseñando experimentos o pensando el tipo de datos necesarios para contrastar su ideas iniciales, hasta el último, interpretando los datos obtenidos a la luz del conocimiento construido en comunidad. Esto plantea un cambio radical con otras propuestas didácticas centradas en las egagrópilas (Kelly 2012; Lederman 2018) en las que, como ellos indican, se pierde la oportunidad de usar datos muy atractivos para el alumnado (egagrópilas) para hacerles participar de unas prácticas científicas genuinas con las que construir las ideas clave de la red trófica.

Los resultados relativos a la percepción de los estudiantes sobre lo aprendido indican, por un lado, que la secuencia no les es ajena (parten de valores superiores a 1,5 en todos los momentos de la secuencia) y que el aprendizaje que reconocen que más se ha producido guarda estrecha relación con la utilidad de las egagrópilas. Ambos resultados ponen de manifiesto que la secuencia está contextualizada y conectada a sus conocimientos, así como que muestra el reconocimiento de que ha tenido sentido para ellos/as y que el trabajo con egagrópilas les parece útil para aprender. Esto supone un logro en sí mismo pues no solo evita la tan temida pregunta de los estudiantes a sus docentes ¿esto para qué sirve?, sino que pone de manifiesto que para ellos ha sido relevante incluso la necesidad de unas ideas clave de red trófica, cuyos valores bajos puede interpretarse como una demanda de más secuencias con sentido para consolidarla. Los valores finales próximos a 4 en casi todos los ítems son satisfactorios por cuanto indican percepción de aprendizaje y, por tanto, que han estado enganchados a la temática de la secuencia (dimensión cognitiva).

En cuanto a la dimensión emocional, la coincidencia del leve aumento del aburrimiento con la leve bajada del interés y concentración al usar el modelo de la red trófica hace sospechar que los estudiantes suelen identificar los momentos “teóricos” con los menos interesantes y hasta aburridos para algunos. Si bien esto puede hacernos replantear alguna de las actividades más teóricas de la secuencia, también es cierto que se puede interpretar desde la perspectiva de que, debemos reconciliarnos con el aburrimiento pues puede ser síntoma del “pensamiento lento” necesario para la construcción de modelos (Couso 2014) y para producir la satisfacción y confianza que se muestran en los resultados.

De esta manera, podemos afirmar que es posible diseñar una secuencia de indagación “al pie de la letra” en la que los estudiantes se “enganchan” tanto cognitiva como emocionalmente. La secuencia descrita profundiza en los aspectos cruciales de la indagación como son el planteamiento de un problema auténtico que “engancha” pero que también produce emociones que pueden bloquear a los estudiantes como la insatisfacción, vergüenza o rechazo que aparecen tanto en la comprobación de las hipótesis con la disección de las egagrópilas como en el uso del modelo para explicar la disminución de las águilas imperiales en el entorno de Doñana. Para que estas emociones mayoritarias (interés-concentración y satisfacción) no pasen desapercibidas para el alumnado y siga “enganchado” al aprendizaje, en todo proceso de indagación se hace imprescindible añadir la autorreflexión sobre lo aprendido y sobre lo que han sentido, y devolverlo a los participantes como actividad final del proceso.

Para citar este artículo: Jiménez-Liso, M. R., Gómez-Macario H., Martínez-Chico M., Garrido-Espeja A. y López-Gay R. (2020) Egagrópilas como fuente de pruebas en una indagación. Percepciones de los estudiantes sobre lo que aprenden y sienten. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias 17(1), 1203. doi: 10.25267/Rev_Eureka_ensen_divulg_cienc.2020.v17.i1.1203

A los estudiantes y docentes de los IES Maestro Padilla (17-18) y El Alquián (18-19) así como a los estudiantes del Máster de Secundaria Jesús Rodríguez, Luis Delgado y Mª Gracia Gómez Tamayo por su participación. Al Parque de las Ciencias, al proyecto CPAIM EDU2017-82197-P del MINECO y al CEIMAR-UAL.