La indagación como metodología activa en el aprendizaje de biología y la geología. Aplicación práctica en 4º ESO

MÁSTER DE PROFESOR DE EDUCACIÓN SECUNDARIA OBLIGATORIA Y BACHILLERATO, FORMACIÓN PROFESIONAL Y ENSEÑANZAS DE IDIOMAS ESPECIALIDAD: BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA LA INDAGACIÓN COMO METODOLOGÍA ACTIVA EN EL APRENDIZAJE DE BIOLOGÍA Y LA GEOLOGÍA. APLICACIÓN PRÁCTICA EN 4º ESO. Autor: Nuria Rodríguez San Juan Tutor: Sandra Laso Salvador Curso: 2020/2021 RESUMEN En el presente trabajo Fin de Master (TFM) se aborda una propuesta de intervención cuyo objetivo es dar respuesta a las solicitudes emitidas por los entornos laborales, que requieren personas con unos niveles competenciales cada vez más elevados. En este sentido, desde las normativas educativas, entre ella la reciente LOMLOE, hacen hincapié en fomentar una educación basada en competencias, así como un aprendizaje significativo de los contenidos. Para ello, este trabajo describe y pone en práctica una propuesta de intervención educativa basada en el aprendizaje por indagación, aplicada a la asignatura de biología y geología para alumnos de 4º ESO que fomente el trabajo cooperativo a través de proyectos de investigación. Los alumnos aprenderán la problemática de la pérdida de biodiversidad, los ciclos del fósforo y del nitrógeno, la contaminación de las aguas y la gestión de residuos descritos en los límites planetarios. De esta manera, se estudian de manera conjunta los conceptos de ecología y el método científico. En definitiva, por medio de este trabajo se pretende evidenciar que la enseñanza de las ciencias naturales, y en concreto los conceptos de población, ecosistema, redes tróficas, contaminación, impactos medioambientales, ciclos bioquímicos, entre otros, a través de la indagación puede favorecer la motivación del alumnado y el proceso de enseñanza-aprendizaje. Palabras clave: aprendizaje por indagación, competencias, trabajo cooperativo, aprendizaje significativo, ecología ABSTRACT In this final Master Project, an intervention is developed whose objective is to respond the requests of the work environments, which require people with increasingly high levels of competence. In this sense, educational regulations, including the recent LOMLOE, emphasize promoting an education based on competencies, as well as meaningful learning of the content For this purpose, this Master Project describes and puts into practice an educational intervention proposal based on enquiry education applied to biology and geology subject for 4th ESO students that encourages cooperative work through research projects. Students will learn the problems of biodiversity loss, phosphorus and nitrogen cycles, water pollution and waste management described in the planetary boundaries. In this way, the concepts of ecology and the scientific method are studied together. In conclusion, across this project it is intended to show that the teaching of natural science and specifically the concepts of population, ecosystem, food webs, pollution, environmental impacts, biochemical cycles, among others, through inquiry will encourage the student motivation and the teaching-learning process. Keywords: Inquiry education, competences, cooperative work, meaningful learning, ecology CONTENIDO 1. INTRODUCCIÓN: PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN ..... 1 2. OBJETIVOS ......................................................................................................... 4 2.1 Objetivo general ............................................................................................ 4 2.2 Objetivos específicos ..................................................................................... 4 3. MARCO TEÓRICO .............................................................................................. 5 3.1 La reforma del currículo en el marco de la LOMLOE .................................... 5 3.2 Desafíos en el aprendizaje de la ecología y la investigación ......................... 6 3.3 La motivación aspecto clave en los enfoques de enseñanza y aprendizaje .. 8 3.4 La enseñanza de las ciencias por indagación ............................................. 10 3.4.1 Antecedentes y concepto del aprendizaje por indagación .................... 10 3.4.2 El aprendizaje colaborativo y significativo en la indagación .................. 11 3.4.3 Fases de la indagación ......................................................................... 12 3.4.4 Ventajas de las prácticas del aprendizaje por indagación .................... 16 3.4.5 Limitaciones prácticas del aprendizaje por indagación ......................... 17 3.4.6 Evaluación del aprendizaje por indagación ........................................... 18 4. PROPUESTA DE INTERVENCIÓN ................................................................... 20 4.1 Marco legislativo .......................................................................................... 20 4.2 Contextualización ........................................................................................ 21 4.3 Objetivos ..................................................................................................... 22 4.3.1 Objetivos curriculares ........................................................................... 22 4.3.2 Objetivos didácticos .............................................................................. 23 4.4 Contenidos, criterios de evaluación y competencias clave .......................... 25 4.4.1 Contenidos ............................................................................................ 25 4.4.2 Criterios de evaluación ......................................................................... 26 4.4.3 Competencias clave .............................................................................. 27 4.5 Temporalización .......................................................................................... 31 4.6 Hilo conductor. Los límites planetarios ........................................................ 33 4.7 Actividades/secuencia de aprendizaje ......................................................... 35 4.8 Evaluación ................................................................................................... 52 5. Atención a la diversidad .................................................................................. 55 6. CONCLUSIONES .............................................................................................. 57 7. LIMITACIONES Y PROSPECTIVA ................................................................... 59 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS .................................................................. 60 9. ANEXOS ............................................................................................................ 67 9.1 Anexo I. Índice de la memoria de los proyectos .......................................... 67 9.2 Anexo II. Rúbrica evaluación de los trabajos de indagación ....................... 68 9.3 Anexo III. Descriptores de los niveles de competencia de indagación ........ 70 9.4 Anexo IV. Rúbrica de evaluación de trabajo en equipo y exposición .......... 72 ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Modelo de aprendizaje por medio de la indagación.................................. 16 Figura 2. Representación de los límites planetarios ................................................ 34 Figura 3. Ficha de identificación de macroinvertebrados ......................................... 44 ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Contenidos curriculares de los bloques 3 y 4 ............................................. 25 Tabla 2. Cronograma de la unidad didáctica ............................................................ 32 Tabla 3. Temporalización de la introducción y del proyecto 1 .................................. 33 Tabla 4. Resumen de la evaluación de la propuesta de intervención ...................... 53 Tabla 5. Índice de la memoria de los proyectos ....................................................... 67 Tabla 6. Rúbrica de evaluación de los trabajos de indagación ................................ 68 Tabla 7. Niveles de competencia de indagación ...................................................... 70 Tabla 8. Rúbrica de evaluación del trabajo en equipo y exposición ......................... 72 1 1. INTRODUCCIÓN: PRESENTACIÓN DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN Bajo la vorágine de un mundo globalizado y la incertidumbre ante el futuro, los seres humanos nos vemos impulsados a una adaptación continua que requiere más que nunca de una educación en competencias que permita afrontar nuevos retos y desenvolverse con garantías en la sociedad. (Ministerio de Educación y Formación Profesional,2020). Los centros educativos han sido y son el lugar más importante dónde los jóvenes pueden adquirir las competencias necesarias para enfrentarse al mundo laboral. Desafortunadamente, en España la desmotivación frente al estudio ha sido posiblemente uno de los mayores problemas a los que docentes y expertos han tenido que enfrentar (El País, 2019). Según Pintrich y De Groot, (1990) la motivación es un condicionante previo al aprendizaje, sin embargo, las variables que intervienen en la motivación son muy variables y complejas. Con el objetivo de aumentar la motivación y, por tanto, disminuir el fracaso escolar, la didáctica de las ciencias ha promovido el uso de diferentes metodologías activas. Por otro lado, esta preocupación también es palpable en las últimas leyes educativas que han apostado por la introducción de metodologías activas que abogan por un aprendizaje más autónomo y significativo y un aprendizaje competencial. Aun así, el tránsito hacia el uso de metodologías activas y la educación en competencias ha sido paulatino (Ministerio de Educación y Formación Profesional,2020) y en muchos casos ha generado grandes dudas (El diario de la educación, 2021). Los profesores se enfrentan a uno de los grandes retos de la educación, la desmotivación del alumnado. La desmotivación se considera un proceso interno en el que intervienen numerosas variables o factores externos que pueden facilitar procesos emocionales y por tanto promover que el alumno adquiera compromisos con su aprendizaje (López, 2017, p.124). Es, por tanto, el conocimiento de las características psicológicas de la etapa de la adolescencia, lo que puede facilitar, tanto a alumnos como profesores, a promover un buen proceso de enseñanza-aprendizaje. 2 El pensamiento joven ha sido objeto de estudio de autores como Piaget (1896-1980), padre de la Psicología Evolutiva, o Lev Vygotsky (1896-1934). Ambos autores fueron los máximos exponentes de algunas de las pedagogías de mayor impacto y relevancia en educación. Durante los años 80 las pedagogías constructivistas y cognitivista fueron ampliamente aceptadas, sin embargo, durante esos años, desde la perspectiva científica los educadores e investigadores de la didáctica de las ciencias promovieron dos modelos de aprendizaje nuevos, (Jiménez, 2000, p.178) el cambio conceptual, considerado como una modalidad constructivista situada en medio entre la instrucción directa y el descubrimiento, y el modelo de enseñanza por investigación, dónde a través de la puesta en práctica del método científico se resuelven los problemas que se plantean. Por otro lado, el dominio de las ciencias, y en particular, la biología y la geología no se identifica únicamente con un saber de conceptos y modelos, sino que requiere también una inmersión en la cultura científica, lo que conlleva la práctica de pequeñas investigaciones o indagaciones (Jiménez, 2000, p.179) que permita alcanzar ese conocimiento. Este punto es de especial relevancia cuando la cuestión a abordar son los problemas socioambientales. Los malos resultados en alfabetización científica obtenidos en PISA (2018) por parte de los alumnos españoles hace necesario un cambio metodológico que permita superar la barrera del aprendizaje de contenidos, y centrar su esfuerzo en el desarrollo de las competencias (Napal y Zudaire, 2019, p.99). La metodología de enseñanza de las ciencias por indagación se presenta desde el siglo pasado como una opción que permite el desarrollo de las competencias, a través de un modelo constructivista, donde los alumnos toman un rol relevante en su aprendizaje y les permita una mejor comprensión de los fenómenos y modelos actuales y, el desarrollo de habilidades científicas y tecnológicas. Además, es una metodología que puede resultar muy motivadora ya que es un proceso que de manera informal se practica para dar respuesta a la curiosidad, lo que permite poner en valor este proceso de indagación científica por ser un proceso natural de aprendizaje (Bybee y Ruiz, 2016). Para abordar los contenidos de ecología y trabajo científico del curso de 4º ESO de la asignatura de biología y geología se ha elegido la metodología basada en la indagación. Se trata de una metodología que permite trabajar y relacionar diferentes 9 argumentativas y propositivas que le permite a quien posee esos conocimientos indagar, explicar fenómenos y hacer un uso compresivo de los contenidos científicos,” (Soler, Cárdenas, Hernández, 2018, p.999). Esto es lo esperado de la alfabetización científica a nivel de formación secundaria. No obstante, diversas investigaciones indican que los enfoques de enseñanza son influenciados por la naturaleza de la propia asignatura, el contexto, así como las características individuales del profesor y de los alumnos. La elección de un enfoque de enseñanza parte de la intención del profesor, puede partir de la transmisión de información hacia el cambio conceptual. El extremo más reduccionista ha sido característico de la educación tradicional y conlleva una estrategia centrada en el profesor, mientras que el cambio conceptual tiene un corte más de tipo constructivista que implica una estrategia centrada en el estudiante. Esto genera dos enfoques de enseñanza diferenciados (Soler, Cárdenas, Hernández, 2018, p.1000). Al igual que sucedía con los enfoques de aprendizaje, los enfoques de enseñanza también pueden entrar en círculo vicioso. En el caso de las estrategias de enseñanza centradas en el estudiante se habla de círculo vicioso, debido a que los profesores ven la necesidad de trasladar el protagonismo en el aula paulatinamente al estudiante, de modo que les genere autonomía en sus actividades de aprendizaje. Esto provoca una actitud crítica que los llevas involucrarse en proyectos de investigación en el aula y a la innovación en sus estrategias de aprendizaje, adquiriendo mayor compromiso con su aprendizaje (Soler, Cárdenas, Hernández, 2018, p.1004). 10 3.4 LA ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS POR INDAGACIÓN 3.4.1 Antecedentes y concepto del aprendizaje por indagación Desde las teorías pedagógicas propuestas en el siglo XVIII por Rousseau, pasando por los grandes defensores del constructivismo como Piaget y Vigosky, los expertos en educación han constatado que la curiosidad, la imaginación, la necesidad de experimentar, la construcción del conocimiento a través de las interacciones sociales y la indagación desempeñan un papel fundamental en el aprendizaje de los niños. (Everaert, Harlen, Bruce, Bybe, y Odonell, 2016.p.22). El enfoque indagativo, denominado modelo de descubrimiento orientado fue una constante educativa en los años 60 y 70, que inspiró muchos de los proyectos curriculares de esa época en los Estados Unidos (Pedrinacci, 2012). Este método educativo planteó por primera vez el aprendizaje mediante una actividad de investigación por grupos con la ayuda del profesor (Fraile y Zudaire, 2019). La enseñanza basada en la indagación tiene un carácter multifacético, que engloba actividades propias de la ciencia, que suponen realizar observaciones directas de fenómenos de interés, formular preguntas orientadas que pueden resolverse mediante acciones o investigaciones del fenómeno en cuestión (Dyasi, Hubert, 2014, p.10). Por tanto, se puede concluir que el modelo de indagación es un modelo de tipo constructivista, donde cada estudiante trabaja a su propio ritmo y capacidades hacia un desarrollo de habilidades cognitivas, sociales y personales junto con una comprensión cada vez más rica del medio que le rodea (ECBI Chile, 2021). El objetivo es “construir conocimiento conceptual escolar mediante un proceso hipotéticodeductivo y que usa la experimentación como contraste de las hipótesis y, en muchos casos, como forma de crear conflictos conceptuales con las ideas previas de los estudiantes” (Pedrinacci,2012, p.129). A pesar de que en gran parte de la bibliografía se describe como un “proceso de enseñanza-aprendizaje lineal, las actividades relacionadas con la indagación científica, la concepción de ideas científicas y conceptos y procesos unificadores, constituyen una unidad dinámica, que se construye uno sobre otro de forma simbiótica” (Dyasi, 2014, p.10) 11 Además, “la indagación puede plantearse como objetivo de aprendizaje (aprender a hacer ciencia y aprender sobre ciencia) o como modelo didáctico (aprender ciencia por medio de la indagación)” (Ferrés, Marbà y Santamartí., 2014). El presente trabajo plantea la indagación como modelo didáctico, pero además también se plantea como un objetivo de aprendizaje, ya que así se recoge en el bloque 4 del currículo. 3.4.2 El aprendizaje colaborativo y significativo en la indagación Los resultados de un meta análisis realizado a 17000 adolescentes con edades comprendidas entre los 12 y los 15 años en 2008 demostró que el rendimiento académico y las relaciones satisfactorias entre compañeros dependían del trabajo cooperativo en el aula, y no del competitivo o del individualista (Roseth, et al, 2008). El aprendizaje colaborativo asegura la construcción social del aprendizaje organizando a los alumnos en grupos de trabajo. Para ello, el docente debe generar un ambiente en el que los estudiantes no sólo se distribuyan las tareas, sino que desarrollen la corresponsabilidad en el cumplimiento de los objetivos (Everaert, 2016, p.17). El trabajo en grupo, además permite desarrollar competencias sociales a través de la exposición de las ideas, el diálogo y la toma de decisiones en grupo, que conlleva el respeto a las ideas de otros y la tolerancia. Este trabajo grupal permite por otro lado aumentar la creatividad, el desarrollo cognitivo social y una mayor calidad en el razonamiento (Johnson y Johnson, 1999 citado en Mora Muñoz, 2010) Teniendo esto presente, varios autores han afirmado que la integración de perspectivas socioconstructivistas del aprendizaje con la enseñanza usando actividades científicas o vivenciales mejora y/o favorece la construcción del conocimiento a través de la indagación (Lave, 1998; Rogoff, 1994; Solomon, 1998; Vygostsky, 1978; Wood,Cobb y Yackel, 1992, citados en Crawdord, 2000). Otro de los fundamentos psico pedagógicos en los que se fundamenta el aprendizaje por indagación es en el papel de las ideas previas y el aprendizaje significativo. Uno de los principios básicos de la visión constructivista es la detección de las ideas previas por parte del profesor. Este hecho tiene fuertes implicaciones, ya que, de acuerdo con Resnik (1983) el aprendizaje se forma tratando de relacionar la nueva 12 información con aquellas que ya está establecida, de manera, que conceptos que sean incapaces de relacionar pueden provocar el desplazamiento de aquellos ya aprendidos. En este sentido la pedagogía indagatoria tratar de profundizar sobre esas ideas previas, a partir de la cuáles, los alumnos han formulado una pregunta y establecido una hipótesis. Este proceso puede generar procesos deconstrucción/reconstrucción, es decir, debe fomentar el cuestionamiento de las ideas previas por parte del alumno a través de la contrastación. El proceso continuo de relacionar nueva información y adquirir nuevas relaciones con otros conceptos, es lo que Ausubel denomino diferenciación progresiva, en donde los significados iniciales difieren de los finales a medida que se avanza en la comprensión de los contenidos. La metodología indagatoria permite transitar por las diferentes percepciones conceptuales permitiendo al alumno establecer una mejora en la calidad del aprendizaje logrado y, por tanto, un aprendizaje significativo. (Everaert, 2016, p.16) 3.4.3 Fases de la indagación Aunque un enfoque indagativo no tiene por qué limitarse al diseño de actividades investigativas en una secuencia didáctica. De hecho, son múltiples los modelos de secuencias y actividades indagatorias que se encuentran, todas ellas válidas para aplicar en el aula. Sin embargo, son necesarios ciertas pautas que definan esta metodología. En este sentido, el informe de la Comisión Europea Science Education for Responsible Citizenship (Expert Group on Science Education, 2015) recogió cuatro características que una metodología de enseñanza basada en la indagación debe desarrollar:  Actividades de aprendizaje reales y basadas en problemas en los que puede que no haya una única respuesta correcta.  Procedimientos experimentales, experimentos y actividades “prácticas”, incluida la búsqueda de información.  Secuencias autorreguladas en las que se enfatiza la autonomía del estudiante.  Una argumentación discursiva y comunicación entre pares. Otros autores muy relevantes en la investigación de ésta metodología como es Harlen (2017, p.33), propone 13 “que el profesor emplee preguntas para que los alumnos expresen sus ideas, favorezca la colaboración y el trabajo en equipo, proporcione objetivos claros a los alumnos, provea de retroalimentación formativa, utilice información sobre el proceso de aprendizaje que está teniendo lugar para adaptar su método de enseñanza, ayude a los estudiantes a evaluar su propio progreso, proporcione el tiempo suficiente para la reflexión del aprendizaje”. Por otro lado, hay que tener en cuenta que la puesta en práctica de las secuencias de indagación dependerá ampliamente del contexto donde se desarrolle y de la experiencia tanto del docente como del alumnado (Napal y Zudaire,2019, p.118). En este sentido, algunos autores hacen distinción según el grado de participación del alumnado y profesorado, siendo indagación estructurada aquella en la que el profesor aporta al alumno el problema, el método para solucionarlo y los materiales, pero no la solución, indagación guiada aquella en la que el alumno tiene que buscar un método para resolver un problema propuesto y la indagación abierta la que el alumno es completamente autónomo y pueden plantear su propia pregunta de investigación (Martín-Hansen, 2002, p.15). Debido a la gran variabilidad encontrada en cuanto a los modelos y secuencias para desarrollar esta metodología y con el objetivo de simplificarlo, a continuación, se exponen, los pasos o fases de esta metodología, que como antes se indica no debe ser obligatoriamente lineal. Para el desarrollo de la propuesta de intervención basada en una práctica de aprendizaje por indagación se contemplan las siguientes fases o elementos a desarrollar: a) Motivación o focalización de los estudiantes enfrentándolos a una nueva experiencia, problema o pregunta. El objetivo de esta primera fase es capturar la atención y el interés del estudiante. Para ello, se puede presentar un fenómeno, pregunta o situación que al estudiante le resulte extraño y que le produzca curiosidad acerca de la explicación (Bybee, 2016, p.53). De esta manera, los estudiantes describen y clarifican sus ideas acerca de esa cuestión presentada por el profesor. Esto es realizado con frecuencia a través de una discusión, donde los estudiantes comparten lo que saben acerca del tópico y lo que 14 les gustaría profundizar. Para el profesor es un buen momento para darse cuenta de las ideas previas que tienen los alumnos sobre el tema, y a su vez considerarlas en la planificación de la propuesta didáctica. Junto a lo anterior esta fase sirve para generar interés, curiosidad, y promover en los niños que se vayan generando sus propias preguntas” (ECBI Chile, 2021). b) Hacer predicciones y formular hipótesis Puede resultar una de las fases más complejas para los alumnos (Fraile y Zudaire, 2019, p.114). Para facilitar este proceso, se trabajará con ideas científicas clave ya que proporcionan una herramienta clave para entender o investigar ideas más complejas. Además, éstas ideas se relacionan con intereses y experiencias de la vida de los estudiantes, y pueden desarrollarse con mayor o menor sofisticación en función del grado o nivel de profundidad que se quiera (NRC,2012, p.31). Es recomendable que las hipótesis planteadas por los alumnos estén presentes en todo el proceso de indagación. c) Planificación y ejecución de la experimentación o exploración Una de las habilidades que queremos que los estudiantes adquieran es la capacidad de explorar el mundo de manera efectiva modificando una variable, manteniendo el resto sin modificar. Esta estrategia no solo es una herramienta muy poderosa para descubrir el mundo que le rodea sino para resolver problemas que tendrá que enfrentar a nivel laboral o en la vida cotidiana (Alberts, 2016, p.39). Durante esta fase, los alumnos trabajan con materiales concretos o información específica de forma muy concentrada con el afán de buscar una respuesta a su pregunta y así entender el fenómeno. Es muy importante que los estudiantes tengan el tiempo adecuado para completar su trabajo y repetir sus procedimientos si es necesario. Un aspecto fundamental para el aprendizaje es el trabajo en grupo, donde los estudiantes tendrán la oportunidad de discutir ideas con sus compañeros (ECBI Chile, 2021). El profesor proveerá los materiales y equipos necesarios y deberá corregir los conceptos erróneos. Después debe permanecer al margen observando y escuchando a sus 15 alumnos, y guiando conforme van reconstruyendo conceptos y desarrollando habilidades (Bybee, 2016, p.54). d) Recogida e interpretación de los datos o reflexión. Durante esta fase, los estudiantes comunican sus ideas, explican sus procedimientos y este momento ayuda a consolidar los aprendizajes. Al igual que es otras fases, el profesor debe guiar a los estudiantes mientras ellos trabajan en la síntesis de sus pensamientos e interpretación de sus resultados. El registro de los datos y su interpretación permiten al estudiante clarificar y estructurar el conocimiento, así como detectar errores y aspectos que han quedado inconclusos” (Harlen, 2015). e) Conclusiones y comunicación Es interesante que los alumnos a partir de sus datos sean capaces de analizar sus resultados y establecer conclusiones. De manera que les permita analizar la hipótesis previa y los pasos que han seguido para obtener los resultados. Igualmente, es importante que sean capaces de transmitir su trabajo y experiencia a través de exposiciones orales y por escrito. Por último, se les ofrece la oportunidad de usar lo que han aprendido en nuevos contextos y en situaciones de vida real. A modo de simplificación se muestra un modelo de aprendizaje por medio de la indagación científica (Figura 1) propuesto por Harlen (2016, p.26). Este modelo incluye la presentación o la aparición de una experiencia, problema o situación que lleva a los alumnos a hacerse una pregunta y plantear una hipótesis. Estas ideas iniciales estarán basadas en experiencias previas o ideas alternativas que les llevarán a plantear una investigación a través de la cual obtener información que permita comparar los resultados con esas ideas previas y obtener conclusiones. 16 Figura 1. Modelo de aprendizaje por medio de la indagación Repetir el ciclo, representado en la figura 1, conforme surgen nuevas preguntas suscitadas por la experiencia, amplía gradualmente las ideas emergentes, llevándolas a que apliquen a una gran cantidad de objetos y situaciones distintos (Harlen, 2017, p.26). 3.4.4 Ventajas de las prácticas del aprendizaje por indagación El valor de la indagación va más allá de encontrar una respuesta a una situación o pregunta en particular. Harlen (2017) determina que, a nivel educativo, la indagación permite entender las grandes ideas que aplican más allá del conocimiento o del fenómeno que se estudie, permite desarrollar habilidades y competencias relacionadas con la búsqueda de información y tratamiento de los datos, utilizar la evidencia y mejorar la disposición al aprendizaje a través de la formulación de preguntas, el trabajo colaborativo y estar abiertos a nuevas experiencias futuras (p.27). Además de las ya expuestas, el enfoque pedagógico basado en la indagación tiene las siguientes ventajas: 17 - Modelo de aproximación socio-constructivista. Se enfatiza la reflexión basada en la evidencia, se generan condiciones de análisis de información, provoca una profundización y un aprendizaje significativo. - El trabajo es colaborativo enfatizando un aprendizaje de todos. El trabajo colaborativo o cooperativo promueve el desarrollo de competencias interpersonales, como el apoyo mutuo, el logro de metas, el respecto y el diálogo. - La evaluación es formativa. Los alumnos podrán progresivamente desarrollar y profundizar en su aprendizaje, teniendo la retroalimentación y la orientación continua del docente. - Es flexible. La indagación puede ser más o menos guiada, permite una modificación de las fases, un trabajo más individualista o cooperativista. Además, permite trabajar con otras metodologías como el aprendizaje basado en proyecto, la gamificación, la introducción de las TIC, incluso flipped classroom. - Permite desarrollar proyectos multidisciplinares, como la metodología STEM o STEAM. Disponer una trayectoria en el uso de esta metodología puede facilitar la integración de contenidos de otras asignaturas, así como la gestión de los proyectos. 3.4.5 Limitaciones prácticas del aprendizaje por indagación La historia de la ciencia muestra que la utilización de la metodología científica permite desarrollar conocimientos que explican y prevén satisfactoriamente un número extenso de fenómenos físicos-naturales (Bunge, 1981). Pero, aunque existe un amplio consenso en reconocer a la investigación como objeto de aprendizaje imprescindible en la enseñanza de las ciencias, la investigación como método didáctico para el aprendizaje del conocimiento no ha gozado del mismo grado de consenso (Viennot, 2011). Hasta hace pocos años las afirmaciones acerca de la efectividad de la Enseñanza Basada en la Indagación no siempre han estado acompañadas por evidencia ni argumentos convincentes, por lo que ha sido y es blanco de críticas. (Harlen, 2017, p.22). Entre las razones por las cuales su efectividad ha sido cuestionada, está la falta de propuestas que han sido llevadas al aula (Everart et al., 2016, p.24). Por tanto, resulta 18 difícil realizar una evaluación de los resultados, y éstos son altamente dependientes del contexto y del tipo de actividad. Todo esto hace muy difícil evaluar con rigor su eficacia (Engeln et al., 2013). Para el profesorado, una de las mayores limitaciones es la falta de tiempo debido a la sobresaturación del currículo Montero-Pau y Tuzón, (2017). Además, la falta de experiencia, de preparación pedagógica y científica que dificulta el desarrollo de esta metodología. La evaluación también presenta dificultades debido a su dificultad de realizarla de manera estandarizada (Ferrés, Marbà y Santamartí, 2015). Por otro lado, al tratarse de una metodología activa centrada en el alumno, las dificultades no solo se presentan para el profesor, sino que también las padece el alumno. Uno de los inconvenientes más evidente es la falta de autonomía en el aprendizaje que durante numerosos años se ha podido forjar a lo largo de numerosas sesiones magistrales. Esto posiciona al alumno es una situación de dependencia continua a las indicaciones del profesor. El grado de apertura de una investigación influirá en la dificultad de la misma (Caamaño, 2012, p.138). Gott y Dugan (1995) caracterizaron los tipos de investigaciones según el grado de dificultad en función del número de variables que se pretendan estudiar, así, las investigaciones de una única variable eran las más sencillas y a medida que aumentaban el número de variables aumentaba su complejidad. Otra de las dificultades que puede ser frecuente es la incapacidad de los alumnos para trabajar en equipo. Esto puede deberse a una mala relación del grupo o una falta de socialización. Para minimizar los problemas del trabajo en equipo, son recomendables las dinámicas grupales al inicio de curso que posibiliten una cohesión de grupo y facilite el desarrollo posterior de tareas de otra índole. No obstante, y debido a que es una metodología abierta y receptiva a la creatividad y al ingenio permite que sea el alumno quién autorregule su conocimiento permitiendo adaptarse a las individualidades y a los ritmos de cada uno de ellos. 3.4.6 Evaluación del aprendizaje por indagación En la evaluación del proceso de indagación, la evaluación formativa es esencial ya que a lo largo del proceso indagatorio el alumno ha de reflexionar sobre su proceso y 25 4.4 CONTENIDOS, CRITERIOS DE EVALUACIÓN Y COMPETENCIAS CLAVE 4.4.1 Contenidos Los contenidos elegidos para el desarrollo de la presente propuesta se corresponden con el bloque 3 (ecología y medio ambiente) y bloque 4 (proyecto de investigación) de la Orden EDU/362/2015, de 4 de mayo, por la que se establece el currículo para la asignatura de Biología y Geología de 4º ESO. La elección de estos contenidos surge por la gran relevancia que actualmente presenta la Agenda 2030 para el Desarrollo Sostenible. En la tabla 1, se ven los contenidos tal y cómo se recogen en la Orden. Tabla 1. Contenidos curriculares de los bloques 3 y 4 BLOQUE CONTENIDOS 3  Estructura de los ecosistemas.  Componentes del ecosistema: comunidad y biotopo.  Relaciones tróficas: cadenas y redes.  Hábitat y nicho ecológico.  Factores limitantes y adaptaciones.  Límite de tolerancia.  Autorregulación del ecosistema, de la población y de la comunidad.  Dinámica del ecosistema.  Ciclo de materia y flujo de energía.  Pirámides ecológicas.  Ciclos biogeoquímicos y sucesiones ecológicas.  Impactos y valoración de las actividades humanas en los ecosistemas.  La superpoblación y sus consecuencias: deforestación, sobreexplotación, incendios, etc.  La actividad humana y el medio ambiente.  Los recursos naturales y sus tipos.  Consecuencias ambientales del consumo humano de energía.  Los residuos y su gestión.  Conocimiento de técnicas sencillas para conocer el grado de contaminación y depuración del medio ambiente. 4  Proyecto de investigación 26 4.4.2 Criterios de evaluación Los criterios de evaluación que han sido tenidos en cuenta para desarrollar las actividades y el examen teórico, y, por tanto, sean trabajados y aprendidos son los siguientes; C1. Categorizar a los factores ambientales y su influencia sobre los seres vivos. C2. Reconocer el concepto de factor limitante y límite de tolerancia. C3. Identificar las relaciones intra e interespecíficas como factores de regulación de los ecosistemas. C4. Explicar los conceptos de biotopo, población, comunidad, ecotono, cadenas y redes tróficas. C5. Comparar adaptaciones de los seres vivos a diferentes medios, mediante la utilización de ejemplos. C6. Expresar como se produce la transferencia de materia y energía a lo largo de una cadena o red trófica y deducir las consecuencias prácticas en la gestión sostenible de algunos recursos por parte del ser humano C7. Relacionar las pérdidas energéticas producidas en cada nivel trófico con el aprovechamiento de los recursos alimentarios del planeta desde un punto de vista sostenible. C8. Contrastar algunas actuaciones humanas sobre diferentes ecosistemas, valorar su influencia y argumentar las razones de ciertas actuaciones individuales y colectivas para evitar su deterioro. C9. Concretar distintos procesos de tratamiento de residuos. C10. Contrastar argumentos a favor de la recogida selectiva de residuos y su repercusión a nivel familiar y social. C11. Asociar la importancia que tienen para el desarrollo sostenible, la utilización de energías renovables. 27 4.4.3 Competencias clave Puesto que las competencias es un saber actuar complejo, el desarrollo de las mismas se apoya en indicadores de desarrollo que permite considerar esa complejidad sobre el grado de saber actuar y los recursos que han de movilizar. Cómo en el resto de asignaturas, desde la asignatura de Biología y Geología se trabajarán las 8 competencias clave establecidas por el currículo, con especial incidencia sobre la científica. Con el objetivo de facilitar la evaluación de estas competencias clave se describen los indicadores de logro de cada una de las competencias. Siguiendo el orden establecido por el currículo, se desarrollarán las siguientes competencias clave: Comunicación Lingüística (CL) Su importancia es vital, dado que un elevado nivel en el desempeño de la misma permite una mayor eficiencia a la hora de realizar búsquedas de información, elaborar texto, escribir y leer correctamente, formular ideas, establecer relaciones sociales o resolver conflictos entre otras muchas actividades. Para fomentar esta competencia se realizarán preguntas, lecturas y trabajos en grupo. La lectura será la destreza básica a partir de la cual se accede al resto de áreas, por lo que, el contacto con una amplia variedad de textos científicos en esta y en otras unidades didácticas resulta imprescindible. Indicadores: - Comprende el sentido global y específico de informaciones orales y escritas, y distingue el propósito de textos periodísticos, científicos y literarios. - Se expresa con corrección, fluidez y orden utilizando un léxico variado y preciso en intervenciones y exposiciones de trabajos. - Produce textos escritos con un léxico variado y científico y utiliza alguna estructura compleja. - Redacta, resumen y sintetiza textos científicos utilizando un léxico variado y preciso. 28 Competencia matemática y competencias básicas en ciencia y tecnología (CM) Ésta competencia promueve aspectos básicos y determinante en la vida de las personas como miembros de una sociedad fuertemente influenciada por el impacto de las matemáticas, ciencia y tecnología. En esta unidad didáctica, se desarrollarán únicamente aspectos referidos a la competencia científica. Con ella, se promueve un acercamiento del alumno al mundo físico y a su interacción con él. Además, se busca que el alumno se inicie en el pensamiento científico con el objetivo de que pueda comprender y resolver problemas actuales y reales. De esta manera, se logrará formar ciudadanos responsables, respetuosos y críticos con el mundo científico y tecnológico. Indicadores: - Utiliza el pensamiento científico – técnico para explicar fenómenos de la naturaleza y el medio físico. - Utiliza el método científico para la resolución de problemas o cuestiones; identificando el problema, formulando hipótesis, identificando las variables que afectan, planificando una investigación, recogiendo y procesando los datos y analizándolos para obtener un resultado o conclusiones. - Analiza las manifestaciones de la intervención humana en el medio ambiente y del desarrollo tecnológico, valora críticamente sus consecuencias y propone posibles soluciones. Competencia Digital (CD) La competencia digital cobra especial importancia con el auge de las TIC de las últimas décadas. No se encuentra ausente en el área de las ciencias naturales, sino que su presencia es especialmente significativa, dada la necesidad de la misma para la elaboración de trabajos, resolución de problemas, gestión de la información, establecimiento de redes sociales y coordinación entre compañeros de escuela y trabajo. En la presente unidad didáctica, el uso de la tecnología queda limitada a la búsqueda de información y tratamiento de datos cuando sea necesario. 29 Indicadores: - Busca de manera autónoma información en diferentes fuentes y soportes. - Utiliza herramientas informáticas de procesamiento de datos. - Utiliza herramientas informáticas de documentos de texto y presentaciones. Aprender a aprender (AA) Esta competencia, consistente en un buen conocimiento sobre el propio proceso de aprendizaje para poder sacar el máximo partido al mismo, es de gran importancia en todas las áreas del entorno educativo, ya que el principal objetivo de la educación debería ser crear individuos capaces de adquirir nuevos conocimientos y habilidades por sí solos. Una persona competente en este ámbito puede desarrollar estrategias de planificación que le ayuden a alcanzar sus metas, supervisar su propio desempeño en la realización de tareas y reflexionar sobre su proceso de aprendizaje evaluándolo y modificándolo si fuera necesario. El objetivo es que los alumnos vayan adquiriendo mayor independencia en el proceso de indagación. Indicadores: - Muestra motivación hacía el aprendizaje para alcanzar metas que se proponen. - Transfiere sus aprendizajes a nuevas situaciones y contextos y relaciona e integra la nueva información. - Asume ciertas responsabilidades en el proceso de aprendizaje, tomando decisiones más autónomas sobre los proyectos y, por lo tanto, adquiriendo mayor autonomía. - Regula su proceso de aprendizaje, haciendo sugerencias a compañeros y profesor, preguntando dudas, etc. Competencias sociales y cívicas (CSC) La importancia de la competencia social no debe pasar desapercibida, dado su empleo para el correcto desempeño de diversas tareas como el trabajo en grupo o para la adquisición de valores como la igualdad, el respeto, la tolerancia, la empatía y 30 la educación. El desarrollo de dicha competencia en esta unidad didáctica se encuentra, aunque no exclusivamente, en el trabajo en grupo – donde se trabajan especialmente aspectos como la convivencia, la responsabilidad y la capacidad de colaboración. Por otra parte, desde la biología se toma como ejemplo el respecto a todos los seres vivos, así se capacita a las personas a convivir en una sociedad cada vez más plural, dinámica, cambiante y compleja. Se desarrolla la percepción del individuo más allá de su entorno próximo, como miembro de una sociedad y de la biodiversidad. Indicadores: - Establece relaciones personales basadas en el respeto de los derechos individuales y colectivos. - Contribuye con el trabajo en equipo aportando ideas y mejoras para el trabajo. - Muestra actitud positiva en la resolución de los conflictos, cediendo la palabra a los miembros del grupo, escuchando y buscando la mejor opción para el grupo. Sentido de la iniciativa y espíritu emprendedor(SEE) Para poder afrontar un trabajo en equipo con éxito, el sentido de la iniciativa y el espíritu emprendedor se articula como una competencia de gran valor. A través de esta competencia los alumnos serán capaces de transformar las ideas en actos. El desarrollo de esta competencia requiere de destrezas y habilidades esenciales como la capacidad de análisis, de planificación, de organización y gestión, resolución de problemas, habilidad para trabajar tanto individual como en equipo, etc. Indicadores: - Cumple con sus funciones y responsabilidades como miembro del equipo de trabajo. - Muestra capacidad de liderazgo y delegación. - Presenta adaptación al cambio, actitud proactiva en la resolución de problemas, y organización. 31 - Contribuye a través del pensamiento crítico y el sentido de la responsabilidad, la autoconfianza y la autoevaluación. Conciencia y expresiones culturales (CEC) Conocer y entender como la cultura impacta directamente en nuestras vidas, es muy importante, ya que gran parte de la problemática ambiental surge a través de la cultura del consumismo y la globalización. Se trabajará la herencia de la cultura medioambiental del siglo pasado y los cambios sociales y culturales que se están produciendo. Indicadores: - Comprensión de la problemática ambiental asociado a comportamientos humanos fuertemente arraigados. - Desarrollo de patrones de comportamiento de consumo que priorice la conservación medioambiental. - Reconocer la importancia de la conservación de nuestro patrimonio natural como fuente de recursos limitados y la importancia de un consumo más sostenible. Aunque todas ellas serán trabajadas en el aula en diferentes actividades, las únicas que serán evaluadas son las competencias científicas, la comunicación lingüística, competencias sociales y cívicas. 4.5 TEMPORALIZACIÓN La asignatura de biología y geología dispone de 4 sesiones a la semana de 50 minutos de duración cada una. Dado que la metodología indagatoria tiene diferentes grados de autonomía para el educando, hay que contar con el tiempo suficiente para que los alumnos trabajen con autonomía. Por este motivo, no se puede realizar una planificación rígida, sino que deberá ser flexible de manera que permita a los educandos regular los tiempos que necesitan para el desarrollo de las diferentes actividades. 32 No obstante, en la tabla 2 se ha recogido una aproximación, en dónde se refleja los días determinados para cada proyecto, así como la introducción a la unidad didáctica, la presentación oral del trabajo y el examen. Con un asterisco (*) viene indicado el día que los alumnos deberán realizar la actividad 12 y 13 (toma de datos), perteneciente al proyecto 1. Las tres sesiones anteriores a la presentación oral están destinadas a realizar las actividades finales de tratamiento de datos y conclusiones de cada uno de los proyectos. Tabla 2. Cronograma de la unidad didáctica SEMANA LUNES MARTES MIÉRCOLES JUEVES VIERNES 1 INTRO P1 P1 P1 2 P1 P1 P2 P2 3 P2 P2 P2 P3 + *(A12) 4 P3 P3 P3 P3 + *(A12) 5 P3 P4 P4 P4 + *(A12) 6 P4 P4 P4 P1, P2, P3, P4 + *(A12 + A13) 7 P1, P2, P3, P4 P1, P2, P3, P4 Presentación oral Examen El primer proyecto que se llevará a cabo, será completamente guiado, por lo que los tiempos se pueden establecer de antemano. En la tabla 3 se indica la duración de cada una de las actividades de la introducción a la unidad didáctica y del proyecto 1. A partir del proyecto 2, los alumnos podrán disponer de una mayor libertad y acordar los tiempos con el profesor. 33 Tabla 3. Temporalización de la introducción y del proyecto 1 ACTIVIDAD TIEMPO INTRODUCCIÓN 1. Presentación de la UD 15’ 2. Charla TED Johan Rockström 10’ 3. Debate. Los 9 límites y sus puntos de inflexión ¿Qué podemos hacer nosotros? 10’ 4. Artículo Nature 2009 15’ PROYECTO 1 5. Introducción al método científico 35’ 6. Ideas previas biodiversidad 15’ 1º SESIÓN MAGISTRAL 50’ 7. Los límites de nuestro planeta. Transformación de ecosistemas y pérdida de biodiversidad 15’ 8. Debate 35’ 9. Nuestras hipótesis 30’ 10. Planteamiento del experimento 20’ 11. Realización del experimento. Plantación de las semillas 50’ 4.6 HILO CONDUCTOR. LOS LÍMITES PLANETARIOS Los contenidos de estos bloques se trabajarán mediante 4 proyectos. Cada uno de los proyectos contendrá una o varias clases magistrales y una serie de actividades que guiarán al alumno a través de las diferentes etapas de una investigación. Las sesiones finales están reservadas para actividades donde los alumnos realizan el tratamiento y análisis de los datos, las conclusiones y la memoria, así como una exposición oral. Se trata de que cada uno de los grupos se encargue de realizar la memoria de un proyecto, con el conjunto de los datos del resto de los grupos (si son necesarios) y, por último, la defensa de ese proyecto de investigación. 34 Los 4 proyectos propuestos han sido creados teniendo en cuenta los contenidos del currículo y adaptando los mismos a los 9 límites planetarios definidos propuesto por Rockström. Estos límites planetarios buscan definir el espacio de actuación seguro para el desarrollo de la humanidad. Cómo se puede comprobar a través del gráfico, aspectos como son la pérdida de biodiversidad, el ciclo del nitrógeno, el cambio climático (señalado en color rojo) han superado ya esos límites o están a punto de hacerlo. Figura 2. Representación de los límites planetarios A través de pequeñas visualizaciones del documental protagonizado por Rockström, se indagará sobre los aspectos ecológicos que requieren mayor atención. Los alumnos deberán aplicar estos contenidos a su contexto y observar la realidad que nos rodea. Adicionalmente, el profesor a través de pequeñas sesiones magistrales tratará de acercar los conceptos que susciten más dudas para posteriormente los alumnos puedan ejecutar las actividades propuestas. Las sesiones magistrales pueden realizarse presencialmente, o el profesor puede hacer uso de la metodología flipped classroom. Esto le permitirá disponer de más tiempo en el aula para resolver dudas o trabajar en dinámicas grupales como los debates, o los trabajos en grupo. Las actividades propuestas incluyen operaciones cognitivas de orden superior, esto es, actividades tendientes a discutir, reflexionar, teorizar y plantear hipótesis, de tal manera que los contenidos sean estudiados desde una perspectiva holística que conecte con sus conocimientos previos y contenidos de otras asignaturas, generando así en el sujeto sentimientos positivos de autoeficacia (Hernández Moreno, 2010) 41 Actividad 13. Toma de datos. Semana 4 La semana 4 además de la actividad 12, los alumnos deberán cortar las plantas a ras de la tierra y en una báscula deberán tomar la medida de la biomasa de cada uno de los tiestos con el objetivo de poder hacer una comparación entre los valores.  Materiales: Hojas impresas con las tablas de datos, tijeras, báscula de precisión Actividad 14. Análisis de datos y conclusiones Con los datos recogidos, se realizarán los siguientes cálculos:  Número medio de plantas por cada tiesto  Altura media de plantas por cada tiesto  Biomasa por cada tiesto Una vez analizados los datos, los alumnos del grupo que por sorteo haya sido seleccionado para finalizar el proyecto, deberá extraer las conclusiones que consideren oportunas teniendo en cuenta las hipótesis de partida.  Materiales: Ordenador, Excel, datos extraídos de las mediciones de todos los grupos, tijeras, báscula de precisión. Proyecto de investigación 2. “El estado de nuestra agua” Para la realización de este segundo proyecto de investigación, seguiremos la misma metodología. El límite planetario que utilizaremos para estudiar los contenidos será el agua dulce y la desertificación mundial. Para trabajar aspectos relacionados con el agua, hablaremos de ecosistemas acuáticos, agricultura, contaminación y calidad de las aguas. Aunque se emite una propuesta para llevar a cabo a modo de investigación, pueden ser los alumnos los que definan su investigación. Actividad 15. Ideas previas sobre consumo de agua Para fomentar el debate, el docente va soltando preguntas para que los alumnos extraigan sus ideas previas sobre el tema. 42  ¿Cuántos litros de agua necesitamos en nuestro día?  ¿De dónde proviene el agua que sale por el grifo?  ¿Dónde acaba el agua que se va por la fregadera?  ¿Está contaminado el agua de nuestro río?  Materiales: batería de preguntas, pizarra, tizas 2º SESIÓN MAGISTRAL El profesor expondrá a los alumnos conceptos básicos como el ciclo del agua, usos del agua, principales fuentes contaminantes, desertificación y efectos perversos de la falta de agua, sabanización. Actividad 16. Los límites de nuestro planeta. Uso del agua (30’ – 34’) Los alumnos visualizarán una parte del documental (Rockström, 2021) y deberán anotar la información que consideren más relevante sobre el consumo de agua dulce, que les permita abrir un debate y formar una opinión al respecto.  Materiales: ordenador, conexión a internet, Netflix, proyector. Actividad 17. Debate Por grupos los alumnos se encargarán de discutir la información que han extraído del video y tratarán de aplicarlo en su entorno. El profesor proporcionará algunas preguntas que guíen la discusión para concluir con una pregunta investigable.  ¿Cuánta agua necesitamos para alimentar al mundo? ¿Cuál fue la primera respuesta de Johan Rockström a esta pregunta?  ¿Hay un límite global para el uso de agua dulce más allá del cual el sistema empezaría a fallar?  ¿En qué estado se encuentran las masas de agua dulce de nuestro alrededor?  Materiales: batería de preguntas, pizarra, tizas 43 Actividad 18. Nuestras hipótesis Al igual que en la actividad 9, los alumnos deberán identificar variables dependientes o independientes que les permita formular una hipótesis a la pregunta que se han planteado. Una vez identificadas las variables, plantearán una hipótesis que les permita planificar una investigación.  Materiales: pregunta investigable, bolígrafos, papel Actividad 19. Introducción al ecosistema del río. Análisis del agua. Planteamiento de la investigación. Durante esta actividad el profesor explicará los conceptos más importantes a tener en cuenta para la realización de la investigación. Se debe considerar realizar una evaluación diagnostico que permita identificar si los educandos cuentan con habilidades indagatorias suficientes para que sean ellos de manera independiente quién planteen la investigación o si, por el contrario, es el profesor quién tiene que seguir guiando a los mismos. En el caso de que el profesor considere que los educandos no cuentan con la necesaria autonomía, se les planteará la siguiente investigación “¿Cómo es la calidad del agua del río XXX a la altura del municipio XXXX? ¿Cómo influyen los efluvios emitidos por la depuradora del municipio?”  Materiales: Ordenador, proyecto, PPT *En la planificación de la investigación habrá que tener en cuenta una masa de agua que se encuentre cercana al centro educativo y que sea fácilmente accesible, donde los alumnos puedan recoger muestras para analizar. Es recomendable, que los diferentes grupos realicen las pruebas en diferentes tramos del río (aguas arriba del municipio y agua abajo) de manera que podamos obtener datos que nos posibiliten realizar una comparación. Para ello, sería necesario de una sesión más o de un profesor auxiliar que acompañe a dichos alumnos a otro tramo del río. Actividad 20. Análisis físico-químico de la calidad del agua Los alumnos se encargarán de realizar un análisis físico químico de parámetros como la temperatura, la turbidez, el pH, el oxígeno disuelto, el porcentaje de saturación, nitraros y dureza del agua. Se tomará una muestra de agua del río. Este análisis se 44 realizará in situ a la vez que la actividad 18. Para ello será necesario un Kit de análisis que permita realizar estos análisis de una manera sencilla.  Materiales: Kit de análisis de parámetros físico químicos; termómetro, turbidez, pH, oxígeno disuelto, porcentaje de saturación de oxígeno, nitratos y dureza del agua, guantes de polipropileno, botes medidores donde realizar las pruebas, hojas para tomar nota, bolígrafo. Actividad 21. Análisis de la calidad del agua mediante captura de macroinvertebrados El uso de macroinvertebrados acuáticos constituye hoy en día una herramienta ideal para la caracterización biológica e integral de la calidad del agua (Roldán, 1996). Sin embargo, no todos los organismo acuáticos podrán ser tomados como bioindicadores, las adaptaciones evolutivas a diferentes condiciones ambientales y límites de tolerancia a una determinada alteración dan las características a ciertos grupos que podrán ser considerados como organismos sensibles (Ephemeroptera, Plecoptera y Trichoptera) por no soportar variaciones en la calidad del agua, mientras otros organismos tolerantes (Chironómidae y oligoquetos), son característicos de agua contaminada por materia orgánica (Roldán, 1999). Figura 3. Ficha de identificación de macroinvertebrados Para realizar esta actividad, al igual que la actividad 17, deberemos desplazarnos a un tramo del río cercano y de aguas calmadas. Allí, los alumnos deberán tomar diversas muestras de macroinvertebrados que les permita a través de una ficha, 45 identificar dichos organismos. Nuevamente, la identificación y el conteo se realizará in situ.  Materiales: Guantes de polipropileno. Fichas de identificación de especies. Red de captura de macroinvertebrados. Cubeta o bandeja de plástico, bolígrafos, hojas para tomar nota. *Tanto la actividad 17 como 18 se realizarán in situ, de manera que hay que transportar el material necesario, las fotocopias, o el cuaderno para tomar anotaciones. Hay que contar con el tiempo de desplazamiento, para ello se recomienda usar tiempo del recreo y de una clase posterior. Las actividades 17 y 18 son intercambiables, es decir, mientras 2 grupos realizan una, otros dos pueden ir realizando la otra. Actividad 22. Análisis de datos y conclusiones. Partiendo de la premisa de que un mayor número de datos nos dará información más viable, los alumnos encargados de extraer las conclusiones referentes a esta investigación deberán recoger y procesar los datos obtenidos por todos los grupos restantes. Finalmente, deberán responder a la pregunta planteada y extraer las conclusiones más relevantes observadas.  Materiales: ordenador, Excel, hojas con los datos Proyecto de investigación 3. “¿Nutrientes o contaminantes? Los ciclos de fósforo y nitrógeno” El tercer proyecto tiene como objetivo incidir en la importancia de un uso sostenible de los recursos, así como recordar cómo se viene analizando en las anteriores investigaciones, del impacto de las actividades humanas sobre los recursos naturales. En este caso, trabajaremos conceptos como eutrofización, fertilizantes, análisis de agua, agricultura, descomposición, algas, etc. Todos estos conceptos están relacionados con otro límite planetario que es la excesiva presencia de nitrógeno en mayor grado y el fósforo en menor grado. 46 Actividad 23. Ideas previas sobre el ciclo del nitrógeno y del fósforo Para fomentar que el alumno active sus procesos cognitivos y rescate algunos conocimientos, el docente ayuda en este proceso a través de la realización de preguntas como las que se presentan a continuación:  ¿De qué nutrientes se alimentan las plantas?  ¿Cómo obtienen dichos nutrientes?  ¿Qué son los fertilizantes?  ¿Para qué se usan los fertilizantes?  ¿Qué es la eutrofización? ¿Qué problemas causa la eutrofización?  Materiales: batería de preguntas, pizarra, tizas 3º SESIÓN MAGISTRAL Durante esta sesión el profesor mostrará el caso de la laguna de Peñalara dónde la población de anfibios ha sido esquilmada debido a la baja calidad de sus aguas y a la aparición de un hongo quitridiomicosis, hongo que esta fulminando la población de anfibios en el mundo. Por otro lado, a través de la agricultura extensiva se mostrará como el sobre uso de fertilizantes está provocando una contaminación por exceso de nutrientes en aguas subterráneas y superficiales. Actividad 24. Los límites de nuestro planeta. Los ciclos del fósforo y del nitrógeno (34’ -40’) Los alumnos visualizarán de nuevo una parte del documental (Rockström, 2021) y deberán anotar la información que consideren más relevante sobre los problemas derivados de un exceso de nitrógeno y fósforo en las aguas continentales y oceánicas. Estas anotaciones serán útiles en el debate. 47 Actividad 25. Debate. ¿Qué es el fósforo y el nitrógeno? ¿Nutrientes o contaminantes? Por grupos los alumnos se encargarán de discutir la información que han extraído del video y tratarán de aplicarlo en su entorno. El profesor proporcionará algunas preguntas que guíen la discusión para concluir con una pregunta investigable.  ¿Conoces alguna masa de agua con eutrofización? ¿Consideras que su agua es de buena calidad?  ¿Cuál es la concentración de fósforo y nitrógeno a partir de la cual se produce la eutrofización?  ¿Cuáles son los efectos más visibles sobre los organismos vivos de ese ecosistema?  Materiales: anotaciones, papel y bolígrafos Actividad 26. Nuestras hipótesis Se trata de que los alumnos hagan exactamente lo mismo que en las dos investigaciones anteriores. Al ser la tercera investigación que se realiza, el profesor dará más libertad de decisión a sus estudiantes, de manera que pueda observar cómo evoluciona el grupo de manera más autónoma, así como en sus habilidades indagatorias. Hay que reconocer que la temática que se aborda puede resultar más complicada al ser más desconocida, por lo tanto, es conveniente que el profesor esté presente para guiar al alumno y explicar aquello que no se haya entendido.  Material: anotaciones, papel y bolígrafos Actividad 27. Introducción sobre material de laboratorio Los alumnos ya han tenido una primera toma de contacto con los análisis de agua. Esta vez el profesor les realizará una pequeña formación acerca del laboratorio, las normas de seguridad y la instrumentación.  Material: laboratorio, instrumentación de muestra, ordenador, proyector y PPT. 48 Actividad 28. Planteamiento del experimento En este caso, serán los alumnos los que, con la información dotada por el profesor, sean capaces de plantear un procedimiento que les permita entender cómo se eutrofiza una masa de agua, y cuánto nitratos y fosfatos son necesarios para que esa masa de agua llegue a eutrofizarse. *El profesor tratará de guiarles acercándoles a un procedimiento adecuado y factible para el laboratorio. Por ejemplo, crear un modelo de charca artificial con diferentes aportes de nitrógeno y fósforo y observar las diferencias en los valores analíticos. Además, es necesario recordarles que deben tener en cuenta la temporalización y los materiales que van a usar.  Materiales: anotaciones, papel y bolígrafos Actividad 29. Experimentación Los alumnos deberán llevar a cabo el experimento que ellos mismos han planteado. El profesor dotará a los alumnos del material que sea necesario para llevar a cabo la experimentación. También podrá proporcionar de tablas que ayuden a los estudiantes a planear la toma de datos, así como los días y recreos que sean necesarios para ello. *En el caso de este proyecto, hay que tener en cuenta que no podemos tener una temporalización tan definida ya que corresponde a los alumnos decidir la dedicación que le quieren proporcionar.  Materiales: Laboratorio, instrumentación de laboratorio, bata, gafas de seguridad, muestras de agua, reactivos. Actividad 30. Toma de datos La toma de datos se plantea en la misma sesión que la experimentación, ya que es un proceso simultáneo a la experimentación. Se plantea como una actividad independiente para que los alumnos sean consciente de su importancia y no obvien su necesidad. El profesor proveerá si es necesario de una tabla que les facilite la toma de datos. 49  Materiales: Ficha con cuadrilla para toma de datos, bolígrafos. Actividad 31. Análisis de datos En esta actividad los alumnos deberán recoger todos los datos y realizar un análisis de los mismos que permita contrastar la hipótesis previa definida por el grupo. Por último, se les pide que extraigan las conclusiones más relevantes del proyecto. Se recomienda que los datos sean trabajados en el ordenador con una herramienta tipo Excel.  Materiales: ordenador, fichas de todos los grupos, Excel. Proyecto de investigación 4. “Objetivo residuo cero. Una estrategia de la economía circular” El último proyecto aborda la problemática de los residuos, así como algunas de las propuestas por la legislación estatal. Algunos de los conceptos a trabajar son la sostenibilidad, la economía circular, el ecodiseño, el reciclaje, etc. El reciclaje estaría contemplado en el límite de contaminación química, que aún no ha sido cuantificado. No obstante, son muchas las referencias normativas las que nos indican la necesidad de tratar los residuos como un tema de especial relevancia actual, y un punto donde incidir radicalmente para evitar una contaminación masiva de mares, suelos y atmósfera. Al tratarse de una temática que tiene unos términos más fáciles de comprender y ser más visible, se dejará a los alumnos mayor autonomía en el planteamiento de la investigación. Actividad 32. Ideas previas sobre el consumo de recursos y la producción de residuos Con el objetivo de identificar las ideas previas de los alumnos, el profesor realizará algunas preguntas que puedan ayudar a su detección:  ¿Por qué es importante reciclar? 50  ¿De dónde proceden la materia prima a partir de la cual se fabrican nuestras posesiones, ropa, móviles, comida, libros, etc.?  ¿Qué pasa con los objetos una vez que han llegado al final de su vida útil?  ¿Qué acciones de tu día a día crees que son más contaminantes?  ¿De dónde procede la energía necesaria para producir tal cantidad de materia?  Materiales: batería de preguntas, pizarra, tizas. 4º SESIÓN MAGISTRAL La última sesión magistral se dedicará íntegramente a la problemática de los residuos, la pirámide de residuos, las mejores tecnologías disponibles de reciclado, contenerizacion, economía circular, vertederos, etc. Actividad 33. Los límites de nuestro planeta. Reducción de las emisiones de carbono (60’ – 77’) A través de la visualización del documental (Rockström, 2021) de Netflix, los alumnos deberán anotar la información que consideren más relevante sobre la necesidad de recudir las emisiones de carbono a la atmósfera y el impacto de nuestro consumo en este propósito.  Materiales: ordenador, proyecto, internet, Netflix, papel y bolígrafos Actividad 34. Debate ¿por qué son los residuos tan contaminantes? Por grupos los alumnos se encargarán de discutir la información que han extraído del video y tratarán de aplicarlo en su entorno. Si es necesario, el profesor proporcionará algunas preguntas que guíen la discusión para concluir con una pregunta investigable.  ¿Crees que las empresas toman medidas para reducir la emisión de gases de efecto invernadero? ¿Sabrías poner un ejemplo?  ¿Qué acciones puedes llevar a cabo para minimizar las emisiones de efecto invernadero? 57 6. CONCLUSIONES La realización de este proyecto de fin de máster ha permitido el conocimiento de los elementos que entran en juego cuando se quiere realizar el diseño de una propuesta didáctica. Los elementos que han sido tenidos en cuenta son los requisitos normativos, los conocimientos de la neurociencia, las teorías más importantes en el desarrollo de la didáctica de las ciencias, las metodologías de enseñanza, así como sus componentes y no menos importante, los aspectos psicoeducativos de los alumnos. Algunas de las conclusiones más relevantes extraídas de este proyecto son: - Existen numerosas metodologías que favorecen un aprendizaje significativo y ninguna de ellas por si misma puede considerarse mejor que otra, sino que una combinación de estas conseguirán un efecto más deseable ya que permitirá atender a la diversidad de aprendizajes de nuestros alumnos. - La neurodidáctica ha permitido comprender los procesos de aprendizaje que se dan en nuestros jóvenes y a desarrollar herramientas que se puedan aplicar en el aula. No obstante, las diversas teorías en torno a los aprendizajes del siglo pasado siguen todavía vigentes y sientan las bases de la didáctica de las ciencias. - La normativa educacional exige una educación más evolucionada que evite el aprendizaje memorístico y fomente el desarrollo competencial, más valioso en la sociedad actual. - Las numerosas aportaciones de las investigaciones didácticas sustentan la enseñanza basada en la indagación como una propuesta metodológica válida y de gran interés para la enseñanza-aprendizaje de las ciencias. - Aportaciones como las de Ausubel ponen de relevancia la importancia de conocer las ideas previas para conocer lo que los estudiantes conocen o piensan sobre el contenido curricular en cuestión. - El constructivismo cognitivo promueve acciones que orienten al alumno a hacer predicciones, realizar experimentos y recabar evidencias. - Los procesos de enseñanza entre pares o grupos en un proceso de indagación favorecen la reflexión y la comprensión, como así afirmaba Vygostky. 58 Por último, gracias a la complementariedad de las teorías del aprendizaje se puede dar sentido y a construir propuestas centradas en los alumnos que sean capaces de fomentar su motivación, para que éstos desarrollen enfoques de aprendizaje profundos y el desarrollo de competencias que les permita utilizarlos no solo en el contexto académicos, sino en su futura vida laboral y social. 59 7. LIMITACIONES Y PROSPECTIVA Toda metodología de nueva aplicación en el aula conlleva unas dificultades y unas limitaciones que a través de la aplicación y el tiempo serán harán más evidentes. No obstante, existen algunas limitaciones que a través del diseño de la unidad didáctica han ido apareciendo y podrían suponer alguna dificultad tanto para docente como alumnado. Una de las limitaciones más evidentes es la adaptación de los contenidos a los proyectos propuestos. El currículo actual recoge numerosos contenidos, y tratar de trabajar todos estos contenidos con una metodología de este estilo supone realizar muchas pequeñas investigaciones, ya que muchos de los contenidos, aun siendo de la misma área de estudio resultan difíciles de relacionar y, por lo tanto, quedan inconexos. Por esta razón, se optó por escoger como hilo conductor los limites planetarios, de tal manera, que a través del análisis de la problemática asociada a 4 limites planetarios diferentes se pudieran integrar la mayor parte de los contenidos conceptuales del currículo. Otra de las limitaciones es el tiempo, se propone al menos una salida al río, lo que requiere más de 50 minutos, experimentos de 4 semanas, y 4 proyectos con una duración variable en función de la libertad que disponga el alumno. Para enfrentar esta limitación se propone una temporalización abierta que permite al profesorado adaptar la duración de las actividades a las necesidades particulares del alumno. Por supuesto, la metodología en sí misma tiene limitaciones que ya fueron expuestas en el punto 4.5. Además, el trabajo cooperativo requiere alumnos con actitud muy positiva frente al trabajo y frente a sus compañeros. Por último, la alta carga lectiva en cuanto a número de horas se refiere puede suponer que el alumno acabe aburriéndose y, por tanto, desmotivado. Frente a esto sería conveniente establecer ciertos cambios en las actividades, como podría ser el uso de herramientas de juego, herramientas digitales o flipped classroom. 60 8. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS Alberts,B. (2016) Algunos pensamientos de un científico acerca de la indagación. Everaert, C.; Harlen, W.; Bruce, A.; Bybee, R.; & Odonell, C. (2016). Antología sobre indagación. Teorías y fundamentos de la ciencia basada en la indagación. Innovación en la Enseñanza de la Ciencia, A.C. (INNOVEC) Attenborough, D., Rockström, J. (protagonistas) (2021). Los límites de nuestro planeta: una mirada científica. Documental. EEUU. Netflix Barberá, O., Valdés, P. (1996) El trabajo práctico en la enseñanza de las ciencias: una revisión. Enseñanza de las Ciencias, 14 (3), 365 -379. Biggs, J. B. (2005). Calidad del aprendizaje universitario. 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Presenta algunos problemas en cuanto al ritmo, el tono o la acústica que impide que el mensaje en ocasiones no sea claro. Presenta problemas hablando, y la mayor parte del tiempo lo habla claramente. Su tono de voz no es adecuado para mantener la atención. Tiempo La exposición no supera los 10 minutos de duración. La exposición supera los 10 minutos de duración. Soporte La exposición se acompaña de soportes visuales especialmente atractivos y de mucha calidad. La exposición se acompaña de soportes visuales interesantes. Los soportes visuales son de mala calidad o no añaden información relevante. No se usan soportes visuales o estos no son muy adecuados.