La construcción y validación de un conocimiento descriptivo sólido a través de las prácticas científicas propias de la indagación, modelización y argumentación (Jiménez-Liso et al., 2021) se encuentra cada vez más extendido, ya que favorece actitudes positivas y críticas hacia la ciencia (Cruz-Guzmán y Martínez, 2021). La argumentación contribuye a que el alumnado desarrolle la capacidad de razonar los criterios que permiten escoger entre diversas explicaciones. La indagación conlleva la construcción de nuevo conocimiento mediante el diseño de procedimientos para dar respuesta a las cuestiones formuladas. Por último, en la enseñanza por modelización el núcleo central sobre el que el alumnado genera el conocimiento lo constituye la validación de modelos científicos o escolares (Muñoz et al., 2020). La comprensión de los conceptos químicos puede resultar un obstáculo para la generación de representaciones mentales y, en consecuencia, para el aprendizaje del alumnado de Educación Secundaria (Avilán, 2018; Kraser y Analía, 2020). Sin embargo, aunque el alumnado presente un conocimiento sobre los conceptos de un determinado tema constituido por ideas parciales o erróneas, debe ser utilizado por el profesorado para enfocar el conocimiento disciplinar de forma efectiva y contextualizada, y por el alumnado para vincular el nuevo conocimiento a aprender y, así, darle sentido y significado. Esto contribuye al desarrollo de un aprendizaje significativo, que se caracteriza por generar (1) un contexto motivador que permite al alumnado relacionarlo con sus experiencias y vida cotidiana, (2) una necesidad de justificar las etapas que se tienen que realizar en una actividad y (3) un sentimiento de importancia en lo que el alumnado dice y piensa (Kraser y Analía, 2020; Tortosa, 2013). Por tanto, las prácticas científicas en la enseñanza de las ciencias podrían contribuir a promover el pensamiento crítico, así como a contrastar y evaluar ideas alternativas, enfatizando el papel de las ideas explicativas que permiten dar sentido a hechos reales. En concreto, la implementación de una indagación de calidad en la enseñanza de las ciencias implica plantear cuestiones que fomentan el desarrollo de destrezas, el conocimiento científico y una visión adecuada de la ciencia mediante la utilización de contextos significativos, que permitan involucrar, no solo cognitiva sino, también, emocionalmente al alumnado (Romero-Ariza, 2017).

Diversos estudios (Couso et al., 2011) respaldan la eficacia del aprendizaje basado en la indagación como enfoque educativo frente a los métodos de enseñanza tradicionales, ya que se mejoran las destrezas de indagación, como el planteamiento de problemas, la formulación de hipótesis y preguntas, la planificación y realización de experimentos, la obtención y análisis de datos y la elaboración de conclusiones a partir de los resultados presentados. Este cambio de enfoque contribuye al desarrollo de las dimensiones conceptual, procedimental, epistémica y actitudinal de la competencia científica (Domènech, 2019; Ferrés et al., 2015; Pedaste et al., 2015). En este sentido, la enseñanza basada en la indagación se caracteriza por estar organizada en entornos de investigación prácticos que dotan al alumnado de una mayor autonomía y de un papel activo en su aprendizaje, mejorando su actitud hacia la ciencia, ya que se aumenta su motivación, autoestima y capacidad de decisión para desenvolverse en un mundo cada vez más complejo (Aguilera et al., 2018; Romero-Ariza, 2017).

En la indagación, generalmente, se plantea un problema a partir de una pregunta inicial concreta y cercana con la finalidad de captar la atención del alumnado, abierta para la búsqueda de respuestas y expresada en lenguaje cotidiano para ser entendida con claridad. Una vez planteada la pregunta inicial, su resolución se realiza mediante un conjunto de actividades seleccionadas, ordenadas, estructuradas y formuladas para que el alumnado plantee posibles soluciones (Avilán, 2018; Ferrés et al., 2015; Franco et al., 2017). Las fases habituales suelen implicar: (1) formular una pregunta contextualizada que enganche, (2) fomentar la explicitación de ideas o hipótesis, (3) planificar, evaluar o desarrollar un diseño con la finalidad de obtener pruebas, (4) recopilar y expresar datos, (5) buscar pruebas para confirmar o rechazar las ideas previas y (6) obtener conclusiones y comunicarlas para construir conocimiento descriptivo (Aguilera et al., 2018; Jiménez-Liso et al., 2020; Romero-Ariza, 2017). Por otro lado, mediante los enfoques de enseñanza de indagación- modelización se promueve tanto la búsqueda de pruebas como la explicitación y discusión de las ideas personales con la finalidad de desarrollar prácticas científicas auténticas que permiten construir conocimiento descriptivo y explicativo-predictivo (Jiménez-Liso et al., 2020).

Según el grado de autonomía que tenga el alumnado, podemos encontrar varios tipos de indagación, como, por ejemplo, desde la constatada, que requiere una mayor guía por parte del profesorado, a la estructurada, la guiada y, finalmente, la abierta, más próxima a una verdadera investigación (Contrera et al., 2019; López-Banet et. al, 2023). Sin embargo, existe un grado de complejidad creciente a medida que aumentan tanto el grado de autonomía del alumnado como la rigurosidad de las decisiones relacionadas con el diseño y planificación del trabajo. De acuerdo con la bibliografía, los mayores retos a los que se enfrenta el alumnado en los trabajos de indagación son: la identificación y formulación de preguntas investigables, la emisión de hipótesis como simples predicciones, la realización de predicciones desde el conocimiento cotidiano, la falta de comprensión de la relación entre las variables y los resultados de un experimento, el análisis de los datos y elaboración de conclusiones argumentadas (Aguilera et al., 2018; Bravo et al., 2014; Ferrés et al., 2015; Sanmartí y Márquez, 2012; Vidal y Pérez, 2019). En este sentido, Ferrés et al. (2015) diseñaron un instrumento que permite evaluar el nivel desarrollado de la competencia de indagación que puede mostrar el alumnado, caracterizado en orden creciente como: acientífico, precientífico, indagador incipiente, indagador inseguro y, finalmente, indagador.

Los aspectos afectivos, actitudinales y emocionales influyen en la construcción del conocimiento científico y tienen la capacidad de dirigir la toma de decisiones (Vázquez y Manassero, 2007). Una emoción es una reacción que se encuentra influenciada por lo que es importante para cada persona y por su experiencia individual y social (Mellado et al., 2014). Estudios sobre la participación del alumnado en la resolución creativa de proyectos han probado que el compromiso con la ciencia escolar se encuentra influenciado por las dimensiones emocional, cognitiva y de comportamiento (Mellado et al., 2014; Jiménez-Liso et al., 2020).

El rendimiento emocional puede aumentar con la implementación de metodologías innovadoras que involucran al alumnado en su aprendizaje. Las actividades prácticas conducen a emociones dinámicas que conllevan actitudes proactivas hacia la materia y el gusto por lo que se está aprendiendo (Sánchez-Martín et al., 2018). La puesta en práctica de procesos científicos en el aula implica emociones como la curiosidad o la confianza, en la experimentación y representación de datos, o la alegría, el orgullo y la gratificación, al poder aplicar lo aprendido en la resolución de un problema (Mellado et al., 2014). Sin embargo, estas son escasamente destacadas en la enseñanza tradicional (Sánchez-Martín et al., 2018) ya que los modelos transmisivos conducen a mostrar la ciencia como un conjunto de verdades acabadas, privando al alumnado de experimentar las emociones implicadas en la construcción del conocimiento. Por tanto, resulta pertinente identificar las emociones que se experimentan durante actividades MBI (Inkinen et al., 2020; Milne y Otieno, 2007) y que el alumnado sea consciente de su contribución al aprendizaje (Jiménez-Liso et al., 2020).

Es evidente la necesidad de proponer secuencias de actividades relevantes para el alumnado que le permitan relacionar las emociones experimentadas durante su implementación. En este trabajo se ha seleccionado un contexto significativo de la vida cotidiana para promover el desarrollo de destrezas y una visión adecuada de la ciencia con la finalidad de evaluar la relación entre la autopercepción del conocimiento científico adquirido y las emociones declaradas por el alumnado de Educación Secundaria. En concreto, el objetivo general consiste en diseñar, implementar y evaluar una propuesta de indagación guiada sobre la eficacia y mecanismos de acción del jabón y del gel hidroalcohólico frente al virus SARS-CoV-2 en tercer curso de Educación Secundaria, para dar respuesta a las siguientes preguntas:

1. ¿Nos permite una secuencia corta de indagación contextualizada en la pandemia provocada por la COVID-19 desarrollar el conocimiento descriptivo y la elaboración de modelos que expliquen la acción del jabón y del gel hidroalcohólico?

2. ¿Cuál es la auto-percepción de aprendizaje del alumnado y qué emociones asocia a cada momento de la secuencia?

La propuesta está basada en la estructura de las secuencias de indagación denominadas sensopíldoras, que han demostrado tener un efecto en la actitud y las emociones hacia la ciencia (Jiménez-Liso et al., 2020). Asimismo, ha sido planteada en un momento de cambio legislativo por lo que responde a las demandas de la ley en vigor durante la puesta en práctica (BORM, 2015), así como del siguiente currículum elaborado (MEFP, 2022). En concreto, fue diseñada para abordar contenidos, criterios de evaluación y estándares de aprendizaje recogidos en los bloques de “La actividad científica” y de “Los cambios” del currículo de Física y Química, de acuerdo con la ley (BORM, 2015), aunque permite, asimismo, desarrollar los referentes del curriculum posterior (MEFP, 2022), como destrezas científicas básicas o lo saberes básicos relacionados con la materia.

La propuesta de indagación-modelización consta de nueve actividades (tabla 1) que han sido desarrolladas en dos sesiones de cincuenta y cinco minutos por el primer autor de este trabajo, bajo la supervisión del docente responsable del aula. Las cuatro primeras actividades ocupan la primera sesión y las cinco últimas la segunda sesión. Los recursos didácticos empleados en esta secuencia de actividades se pueden consultar en el siguiente enlace: https://figshare.com/s/bd46a2f77faed409b098. Entre ellos, se ha escogido el cómic para la obtención de información relevante sobre los mecanismos de eliminación del virus por consistir en un material que promueve la motivación para el aprendizaje de contenidos (Pro y Rodríguez, 2014), por lo que se considera que podría captar el interés del alumnado para analizar el conocimiento científico.

La secuencia de actividades ha sido implementada en un centro público de un municipio donde el nivel socioeconómico de las familias es medio. Su puesta en práctica se realizó en tres grupos de 3º de ESO (entre 14 y 15 años) en modalidad bilingüe (N=62), en los que se imparte la asignatura de Física y Química en castellano, y que no tenían experiencia previa en actividades de indagación. Debido a la situación de pandemia, la secuencia se implementó en régimen de semipresencialidad. La mitad del alumnado asistía a clase de forma presencial y la otra mitad de manera online sincrónica a través de videoconferencias mediante la herramienta de Google Meet, a quienes se les registraba la participación y, en ocasiones, no constaba su asistencia. Por tanto, suponemos que este es el motivo, así como por otras situaciones particulares del alumnado, por el que 7 participantes de la modalidad online no entregaron las respuestas a las cuatro primeras actividades, así como 19 no respondieron a las cinco últimas.

El alumnado debía responder individualmente a las cuestiones planteadas en la secuencia de manera escrita. Las producciones fueron recogidas por el primer autor del trabajo y analizadas juntamente con las restantes mediante un instrumento (tabla 2) diseñado a partir de Ferrés et al. (2015) para establecer el grado de competencia de indagación adquirido, permitiendo acordar las categorías establecidas sin presentar discrepancias en la evaluación.

Por otro lado, el instrumento para el análisis de la percepción del alumnado sobre su aprendizaje y de las emociones experimentadas durante la secuencia es de corte cualitativo y se basa en el propuesto por Jiménez-Liso et al. (2020), que consta de dos partes: un cuestionario final de escala tipo Likert (1-5, siendo 1 no sé nada y 5 puedo explicárselo a un amigo), en el que el alumnado debe indicar su percepción sobre lo que sabía antes y lo que ha aprendido después de realizar cada actividad de la secuencia, y una cuestión adicional con la finalidad de expresar las emociones sentidas.

Los datos obtenidos del cuestionario han sido analizados mediante un estudio estadístico que incluye la media, la desviación estándar y el incremento de aprendizaje percibido. Las emociones, por su parte, se estudian en base a su frecuencia y a los momentos de la secuencia en los que son experimentadas.

La información obtenida a partir del análisis de las respuestas del alumnado a las actividades de la secuencia propuesta se recoge en la tabla 3. En ella se indica el porcentaje de alumnado correspondiente a cada grado de la competencia de indagación en las distintas destrezas científicas. Los resultados se discuten por separado y se documentan con ejemplos de las respuestas escritas.

En la tabla 4 se muestran algunos ejemplos de las categorías de las respuestas obtenidas en la primera tarea, formulación de hipótesis.

Respecto a la segunda actividad, análisis de una noticia, se observa que algo más de la mitad del alumnado resultó competente para localizar y extraer información adecuada de un texto que resaltaba la importancia de la higiene de manos, así como los mecanismos de acción del gel hidroalcohólico y del jabón (tabla 3). Una tercera parte presentó un nivel básico al localizar y extraer la información de forma parcial, lo que se refleja en que sus respuestas están basadas en premisas cortas y generales (tabla 5). Por último, una parte muy reducida del alumnado respondió de manera insatisfactoria al no extraer la información adecuada debido a confusión de conceptos o términos del texto.

Los resultados obtenidos en la tercera actividad, análisis de un cómic, son similares a los presentados en el análisis de la noticia (tabla 6).

En la cuarta actividad, se debía realizar un diseño experimental para comprobar la eficacia del gel hidroalcohólico y del jabón, resultando competente, al expresar todos los aspectos a tener en cuenta para la realización de un experimento, algo más de la tercera parte del alumnado (tabla 3). Otra tercera parte muestra un nivel básico al indicar de forma poco eficiente el procedimiento a realizar, ya que dicho procedimiento no era el adecuado o faltaban algunos materiales o métodos de comprobación de resultados (tabla 7). El alumnado restante indica de forma poco eficiente el procedimiento al faltar materiales o la comprobación de resultados.

En la quinta actividad, el alumnado tuvo que proponer una forma de realizar un nuevo montaje experimental a partir de unos materiales propuestos para contrastarlo con el elaborado en la tarea anterior. La finalidad de esta actividad es la de identificar el procedimiento que permite eliminar el virus de forma eficiente. Como se expone en el cómic, ambos mecanismos ejercen una acción frente al virus que limitan su virulencia. Sin embargo, aunque el gel hidroalcohólico deshidrata al virus, no lo retira de la superficie de las manos. Por el contrario, el lavado de manos sí conduce a su eliminación completa ya que el jabón rompe la membrana lipídica y forma micelas que lo solubilizan en agua. En este sentido, se observa que una cuarta parte del alumnado resultó competente en el control de todas las variables implicadas en el diseño experimental para comprobar ambos procedimientos mediante la simulación del virus con aceite (tabla 3). El resto mostró un nivel básico, al controlar algunas de las variables, o insatisfactorio, al no controlar ninguna de las variables, como se observa en los ejemplos presentados en la tabla 8.

La sexta actividad, en la que se pretende analizar aquello que ha aprendido el alumnado tras la realización del experimento propuesto, se observa que aproximadamente la mitad resultó competente al explicar con detalle lo ocurrido en el experimento (tabla 3). Una parte reducida del alumnado mostró un nivel básico al explicar lo ocurrido en el experimento (tabla 9), ya que no describe las diferencias observadas al aplicar el gel hidroalcohólico, sobre una tela, y el jabón y agua, sobre la otra tela. Por último, una minoría no explica lo ocurrido en el experimento.

La séptima actividad, en la que se elaboran las conclusiones, más de una tercera parte del alumnado, como muestra la tabla 3, resultó competente al exponerlas con claridad y relacionadas con la cuestión (tabla 10). Una cuarta parte presentó un nivel básico al establecer unas conclusiones que muestran escasa relación con los resultados obtenidos debido a que, aunque el gel hidroalcohólico y el jabón son eficaces para combatir el virus, se diferencian en su mecanismo de acción, que no es descrito. Por último, un número reducido estableció unas conclusiones que emplean una terminología inadecuada para su elaboración.

La octava actividad, elaboración de un modelo sobre los mecanismos de acción del gel hidroalcohólico y del jabón frente al virus, muestra que una parte reducida del alumnado (tabla 3) se podría considerar competente para elaborar un modelo que representa adecuadamente, a nivel microscópico, las moléculas de gel y de jabón, así como su acción frente al virus (figura 1), en los que se observa la destrucción de la membrana lipídica.

La mitad aproximadamente (tabla 3) mostró un nivel básico al elaborar modelos que intentan representar lo aprendido mostrando lo ocurrido a nivel macroscópico en el experimento realizado mediante la representación de la tela con aceite y, con eso, parece que explican lo que ocurre a nivel microscópico (figura 2).

Por último, se categorizaron como insatisfactorios los modelos que no representan lo aprendido durante la secuencia de actividades, ya que no muestran las moléculas de gel hidroalcohólico y jabón, ni el mecanismo de acción frente al virus (figura 3).

La última actividad pretende relacionar el problema planteado con las reacciones químicas y la tradición de elaboración casera del jabón, previamente abordada en la asignatura. Se observa que una cuarta parte del alumnado (tabla 3) resultó competente al elaborar una respuesta relevante y coherente con los conocimientos tratados con anterioridad en la materia donde se indican todos o la mayoría de los materiales necesarios para la elaboración del jabón (tabla 11). Algo menos de la mitad del alumnado no responde a la actividad o la respuesta no es relevante ni coherente con lo aprendido en la asignatura, ya que los materiales indicados no guardan relación con los que son necesarios para la elaboración del jabón. En cuanto al nivel básico, no se ha considerado que fuese presentado por ninguna persona de los categorizados como insatisfactorios pues no se indicaron materiales relacionados con la naturaleza química del jabón.

Resulta interesante mostrar lo que el alumnado afirma haber aprendido con la secuencia (tabla 12), prestando especial interés a la percepción de su evolución (figura 4), como proponen Jiménez-Liso et al. (2020).

En la figura 4 se representa gráficamente la evolución del aprendizaje percibido por el alumnado.

Como se puede observar en la gráfica, el alumnado afirma que posee un conocimiento de los contenidos, antes de realizar la secuencia, superior a 1,5 en todos los casos, incluida la actividad inicial de formulación de hipótesis, para la que el valor alcanzado es de 2,9, lo que sugiere que la temática sobre los contagios por coronavirus no es desconocida. Los resultados coinciden con los obtenidos por Jiménez-Liso et al. (2020) ya que se superan los valores por encima de 1,5 respecto al conocimiento adquirido anteriormente en la materia.

De este conocimiento inicial, el alumnado reconoce un aumento en su aprendizaje de casi 2 puntos en la mayoría de las actividades, al igual que Jiménez-Liso et al. (2020), donde el mayor salto se produce para la elaboración de conclusiones y de un modelo (actividad 7 y 8, con una diferencia de 2,4). Por el contrario, la menor diferencia entre lo que se sabía antes y después se corresponde con el análisis de la noticia de prensa (actividad 2), con una diferencia de 1,3.

Las emociones percibidas por el alumnado a lo largo de la secuencia han sido diferenciadas en función del número de veces que se han detectado a lo largo de la secuencia (tabla 13).

La figura 5 resalta el número de veces, una, dos o tres o más, que han sido detectadas las emociones por el alumnado en la secuencia completa.

Tras el análisis, se puede observar que el interés es la más expresada en tres o más veces, seguida de la concentración y la satisfacción, coincidiendo con Jiménez-Liso et al. (2020).

Para entender mejor qué emociones se asocian a cada una de las actividades, se ha elaborado la figura 6, que cruza los momentos con las emociones, en la que se distinguen las emociones positivas (verdes) de las negativas (rojas).

En general, las emociones positivas experimentadas a lo largo de la secuencia superan ampliamente a las negativas. En concreto, las actividades 7 y 8, sobre la elaboración de conclusiones finales y de un modelo representativo, son las que más emociones positivas registran, lo que se puede deber a que el alumnado sienta más seguridad y confianza en los conocimientos adquiridos a lo largo de la secuencia. Asimismo, las actividades iniciales en las que se planteaba un problema contextualizado en una situación cercana, promoviendo la explicitación de ideas y la incorporación de recursos como la noticia y el cómic también presentan una elevada proporción de emociones positivas, lo que se corresponde con resultados previos sobre la utilización del cómic para la enseñanza de contenidos por su capacidad para promover la motivación del alumnado (Pro y Rodríguez, 2014).

En cuanto a las negativas, el aburrimiento aparece en las distintas tareas de la secuencia reducido en comparación con el resto de las emociones, aunque se incrementa en las actividades 5 y 6. Coincidiendo con Jiménez-Liso et al. (2020), con el aumento del aburrimiento se produce una disminución del interés. Tras el análisis de las respuestas, se podría concluir que los motivos por los que se produce este aumento en las tareas de tipo experimental podrían ser el desconocimiento o comprensión parcial del propósito de la actividad o cuando se requiere un mayor esfuerzo cognitivo. En otras tareas no experimentales en las que se señalaba esta emoción el alumnado lo justificaba indicando que disponía de los conocimientos implicados, aunque confirmaban haber sentido interés por su aprendizaje.