La enseñanza de la ecología : un objetivo de la educación ambiental

INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS LA ENSENANZA DE LA ECOLOGÍA. UN OBJETIVO DE LA EDUCACI~N AMBIENTAL FERNÁNDEZ MANZANAL, R. y CASAL JIMÉNEZ, M. IB Hermanos D'Elhuyar (Logroño). Departamento de Ecología de la Universidad de Santiago de Compostela (La Coruña). SUMMARY In this article we study the repercussion that studies on ecology may have on environmental education. To do so, we review the student's alternative ideas about concepts and principles of ecology selected for the study of the subject. We stress the idea that outings to the countryside to study a specific ecosystem helps to clarify the interactions between the living things and the environment. Finally, we give the data of a research performed with high school students, supporting the idea that those students who carry out work in the countryside are able to define a larger number of components and relationships. Such training favours the transfer of ecology knowledge, both in the evaluation of an environmental problem and in proposing solutions. INTRODUCCI~N La educación ambiental se está configurando en nuestra decisiones influyan con especial significación en la época corno una de las necesidades más importantes de calidad del medio ambiente. Entre las formas de actuala formación de 10s ciudadanos. Como actividad pedagóción propuestas están lógicamente, y con especial relegica es bastante reciente, pero puede decirse que en un vancia, aquéllas que faciliten la intervención en el aula sentido más amplio surgió cuando el hombre contpreny que muestren a los profesores cuáles son los caminos di6 su relación con la biosfera y empezó a cuestionarse más adecuados para hacer de 10s alumnos ciudadanos su papel en la conservación y degradación del elltorno que se sientan implicados en el cuidado del medio. Así, (Hungerford y Peyton, 1992). en el informe final de la Conferencia de Tbilisi (Unesco, 1977) se dice: La educación ambiental no debe ser una La amplitud de la degradación del medio (aguas de ríos asignatura más a añadir a 10s programas escolares y mares saturadas de contaminación, bosques y grandes existentes, sino que debe incorporarse a 10s programas reservas vegetales devastados, agotamiento de combusdestinados a los alumnos, cualquiera que sea su edad tibles fósiles, liberación incontrolada de contaminantes [...l. Esta laborprecisa la aplicación de nuevos concepatmosféricos, crecimiento desmesurado de las áreas urto~, de nuevos métodos y nuevas técnicas en el marco del banas y acumulación creciente de desechos, etc.) está esfuerzo global que destaca elpapel social de las instiadquiriendo una complejidad tal que ya desde finales de tuciones educativas y la creación de nuevas relaciones los sesenta empezaron a hacerse las primeras recomenentre 10s participantes en el proceso educativo. daciones sobre la conveniencia de familiarizar a los ciudadanos con los problemas ambientales. Desde enLa educación ambiental, según Terradas (1979), es una tonces, en diversas conferencias y congresos internacioforma de educación especialmente centrada en el entornales promovidos por la UNESCO (Programa MAB, no. Reconociendo que el entorno puede ser prácticamenConferencia de Estocolmo, Seminario Internacional de te todo Y que esta palabra, por su ambigüedad, introduce Educación Ambiental de Belgrado, Conferencia de nimúltiples dificultades operativas (Peters, 1991), hemos lisi, Conferencia de Río, etc.) se ha hecho hincapié en la considerado conveniente introducir en esta investigaimportancia de formar profesionales cuyas actividades y ción algunas restricciones al significado del término y ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3), 295-311 295 aplicar el valor del mismo a cuestiones del entorno que pueden ser tratadas desde el marco conceptual que proporciona la ecología. Indudablemente, la complejidad de los problemas ambientales no permite abordarlos con la estrechez de miras de las teorías que aporta una sóla disciplina científica, aunque ésta sea la ecología. Es necesario, en palabras de Giordan y otros (1993), ampliar nuestra preocupación hacia aspectos que engloben el medio urbano e industrial para captar las relaciones de interdependencia. Gran parte de los esfuerzos se centran hoy en descubrir la trama de conexiones que los diversos conocimientos pueden establecer en la comprensión global del funcionamiento de la Tierra y en la pervivencia del sistema. No obstante, es necesario también clarificar en qué medida cada disciplina, con sus centros de interés propios y sus particulares métodos de trabajo, puede contribuir a proporcionar la visión integradora que los fenómenos ambientales reclaman. Entonces, ¿qué aporta la ecología a la hora de facilitar la comprensión de las interacciones entre los componentes del medio y, en particular, la influencia de la actuación humana? ¿En qué medida los conocimientos de ecología pueden contribuir a favorecer el cambio hacia posiciones más comprometidas con la defensa del entorno y de los seres vivos? ¿Cómo acercar los conocimientos de ecología a un gran sector de la población como el que forman los estudiantes de secundaria? Para analizar estas cuestiones consideramos necesario delimitar los siguientes aspectos: importancia de la ecología en la educación ambiental; dificultades del aprendizaje de conceptos y principios de ecología entre estudiantes de secundaria; estrategias que pueden favorecer la superación de alguna de las dificultades analizadas; cómo influye el trabajo de campo en la concepción global del ecosistema y en la educación ambiental. Pasaremos, a continuación, a comentar algunos detalles de estos apartados. LA ECOLOG~A EN LA EDUCACIÓN AMBIENTAL Hoy en día se asume que los estudios de ecología constituyen un componente básico de la educación ambiental (Booth, 1979). Las orientaciones de la LOGSE para los nuevos diseños curriculares presentan algunas recomendaciones para la educación ambiental, como tema transversal del currículo en este caso, en que los conceptos y principios de ecología parecen constituir uno de los pilares esenciales para la promoción de la educación ambiental entre estudiantes de Secundaria (Jiménez y Laliena, 1992). Así mismo Hungerford y Peyton (1992), al definir las metas de los programas de educación ambiental, consideran que en la formulación de objetivos se debe seguir un orden tal que permita ampliar progresivamente los conocimientos y competencias para actuar de forma comprometida con la defensa del medio. En este orden de objetivos figura en el nivel I el estudio de los elementos de ecología que, según los autores, permitan tomar, llegado el momento, decisiones ecológicamente racionales de cara a los problemas ambientales. En el dominio científico, señala Gagliardi (Gagliardi, Martinand y Souchon, 1991), los conceptos de ecología representan conceptos esenciales para la educación ambiental, tanto por los contenidos como por la forma de abordarlos. El valor de la ecología se apoya, a nuestro entender, en que aporta los elementos básicos para la comprensión de las relaciones de la especie humana con su entorno. Como señala Margalef (1974), losproblemas de conservación y explotación de la naturaleza son básicamente ecológicos y deben enfocarse más desde un punto de vista educativo que formulando leyes y reglamentos. Conscientes de ello son numerosas las reuniones y organismos internacionales que han recomendado presentar de forma apropiada los principios fundamentales de ecología en los distintos niveles de la educación. No se trata, en esencia, de añadir nuevos temas al currículo de las ciencias naturales sino de dar una visión más acorde con las demandas de la sociedad actual (Gasyford, 1989). Cabe, por tanto, hacer girar los contenidos hacia la perspectiva de la interrelación de todos los componentes mediante el reforzamiento de los estudios que marquen dicha orientación. Los conocimientos de ecología pueden contribuir a promover actitudes favorables hacia el medio en la medida en que incrementen la capacidad de los estudiantes para comprender la relación de la especie humana con la biosfera. Pero la educación ambiental tiene, como venimos señalando, sus propios objetivos. La adquisición de conocimientos de ecología no sería garantía suficiente para un cambio duradero de actitudes y conducta ambientalista si los mismos no fueran acompañados de experiencias que involucren, además de la inteligencia, otros aspectos de los alumnos, como sus emociones, vivencias del medio en un ambiente de aprendizaje, etc. De acuerdo con ello, queremos mostrar que es posible generar actitudes que orienten las decisiones a favor del medio ambiente si a la hora de estudiar ecología se proponen contenidos sobre el medio y estrategias de aprendizaje a través del medio. Como señala Colom Cañellas (1993), la incidencia en la educación ambiental seproducirá así en la esfera de lo axiológico, en que el mundo de los valores constituye su verdadera especificidad. El problema se plantea a la hora de seleccionar el conjunto de principios de ecología o el método de trabajo para favorecer la comprensión de la interdependencia de los seres vivos y el medio. Algunas de las dimensiones de la definición del problema tienen que ver con el modelo de estudio de ecología que se adopte, pero otras están directamente relacionadas con los obstáculos que tienen los estudiantes para su aprendizaje. Abordaremos, a continuación, este último aspecto. ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) INVESTIGACION Y EXPERIENCIAS DIDACTICAS DIFICULTADES QUE PRESENTA LA ENSENANZA/APRENDIZAJE DE LA ECOLOGIA EN EL BACHILLERATO Al igual que en otras ciencias, es esencial precisar el tipo de componentes y relaciones que los estudiantes pueden establecer para la comprensiOn de los principios basicos de ecologia con el fin de que, como expresa Astolfi (1987), se puedan tomar decisiones sobre el entramado de dificultades con las que se quiere que trabajen los alumnos para alcanzar un progreso identificable, incluso si este es parcial y debe ser seguido de progresos suplementarios ulteriores. La importancia atribuida a las ideas previas de los estudiantes ha favorecido el desarrollo de una de las llneas de investigaciOn mas fecundas de los ültimos afios, como bien conocen los lectores de esta revista. En diferentes publicaciones se han mostrado no solo las ideas alternativas de los estudiantes en diversos Campos, sino que se han analizado tambien las causal de las mismas, asi como su falta de correspondencia con las concepciones cientificas. No obstante, los trabajos de didactica de la ecologia referidos a la percepciOn global de las interacciones han sido menos numerosos. Por ello, nos detendremos en el proximo apartado en el analisis de dichas concepciones. Ideas alternativas de los estudiantes sobre conceptos y principios de ecologia Una parte del trabajo objeto de este articulo se basO en reconocer el punto de partida de las alumnas y alumnos con los que se realizO el estudio de ecologia, estudiantes de 1 Q de BUP. Esta exploraciOn se hizo extensiva a estudiantes de otros niveles educativos, lo cual permitiO constatar que gran parte de las ideas alternativas encontradas entre alumnos de bachillerato, en lo que a conceptos de ecologia se refiere, persisten entre alumnos con estudios Inds profundos de biologia. La muestra la constituyeron 7 grupos de estudiantes: 3 de 1 4 de BUP, 2 de COU y 2 de Biologicas (4 a y 5 Q ), segtin se presenta en el cuadro I. Cuadro I DistribuciOn de la poblaciOn investigada por niveles de escolaridad. Nivel educativo Ano NQ grupos Total alumnos 1 Q BUP 1989-90 1 34 1' BUP 1990-91 2 67 COU 1989-90 2 64 4 Q /9 BiolOgicas 1990-91 2 75 Los alumnos de 1 2 de BUP no habian estudiado previamente ni los componentes ni la estructura de los ecosistemas. Todos los estudiantes de COU habian cursado la ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995, 13 (3) asignatura de Ciencias Naturales el primer afio de sus estudios de bachillerato que, como se sabe, figura en el plan de 1974 como asignatura obligatoria e incluye los temas de ecologia en la programaciOn. Mediante la aplicaciOn de las pruebas a estudiantes de COU y universitarios perseguiamos una doble finalidad: por un lado, establecer el nivel de confianza de los tests aplicados; por otro, reconocer categorias en las respuestas para cada una de las cuestiones en funci6n de las concepciones alternativas implicitas. Asi pues, nos interesa senalar que, aunque con esta exploraciOn no se trataba de analizar las ideas alternativas de los estudiantes de estos niveles, una consecuencia de la blisqueda de categorfas de respuesta fue el descubrimiento de dichas concepciones. Caracteristicas del cuestionario Para comprobar la situaciOn inicial de los estudiantes de 1 4 de BUP, recurrimos a un estudio descriptivo (analisis de contenido) de las respuestas emitidas a un cuestionario preparado al efecto en el que se emplearon instrumentos de diverso tipo. Los que vamos a analizar para estos comentarios reponden, basicamente, a dos modelos: cuestiones de elecciOn multiple y problemas de respuesta abierta. El contenido de las cuestiones se refiere a tres tipos de conceptos: los que atafien a las nociones consideradas preliminares para abordar otras mas complejas de ecologia, los que se refieren a las funciones de los componentes de los ecosistemas y los que tienen que ver con las relaciones trOficas. (Consideramos conceptos preliminares aquellos cuyo desconocimiento impediria o dificultaria enormemente el aprendizaje de aspectos organizativos del ecosistema. Por ejemplo: el significado de animal o vegetal; es decir, saber aplicar a los mismos las caracteristicas cientificas que permitan comprender su distinta organizaci6n y funciOn celular). Nociones preliminares Para reconocer las caracteristicas que los estudiantes eligen en la definiciOn de animales o vegetales nos basamos en una cuestiOn planteada por Bell (1981), de cuya replica y resultados han aparecido referencias en los trabajos de Bell y Barker (1982), Trowbridge y Mintzes (1988) o, mas recientemente, Velasco (1991). Los ejemplos que los estudiantes debian clasificar como animales o vegetates eran los siguientes: una figura humana, una planta con flores, una rana, una planta sin flores, un pajaro, un arbol, una estrella de mar y una lombriz de tierra. La cuesti6n planteada por nosotros presenta ligeras modificaciones respecto a la de Bell, pero dado que las variaciones introducidas no cambian sustancialmente la idea original y que los resultados de las concepciones de los estudiantes son semejantes a los obtenidos por los autores citados, sefialaremos, a modo de resumen, cuatro de las conclusiones de esta exploracion. 297 La tendencia más acusada de clasificación entre los estudiantes de todos los niveles es la de aplicar a los animales o vegetales características bien visibles en los ejemplos presentados, o derivadas del reconocimiento de su hábitat. Por ejemplo: "tiene alas", "vive en la tierra". La mayor parte de los estudiantes de bachillerato, y aun de etapas superiores, tiende a diferenciar a los animales a partir de los rasgos más visibles de los vertebrados, en particular de las aves y de los mamíferos. Por ejemplo, "los animales tienen patas", "respiran por pulmones", "emiten sonidos", etc. Las características más sobresalientes de la clasificación vegetal tienen que ver, en consecuencia, con la negación de las propiedades atribuidas a los animales. De particular interés, en lo que a la caracterización de los vegetales se refiere, es la definición de los mismos a través del enunciado "se alimenta de tierra". Como destacan los autores citados, es importante percatarse de esta situación, pues en muchas ocasiones profesores y alumnos empleamos las mismas palabras con distinto significado. Para Be11 y Barker (1982), es esencial que los estudiantes entiendan el significado de los términos animal y vegetal si queremos que comprendan el papel que desempeñan en los ecosistemas. Función de los componentes de los ecosistemas Para precisar el conocimiento de la función de los componentes de los ecosistemas planteamos tres cuestiones. En una de ellas, que se presenta en el anexo 1, solicitábamos la identificación de los constituyentes de una cadena alimentaria con su nivel trófico. A la hora de valorar esta cuestión, y la siguiente que analizaremos, establecimos cinco categorías de respuestas aplicando a las mismas una escala ordinal de medida, de manera que la categoría primera (categoría A) fue para los miembros de la clase preferida, entendiendo que aludimos a una ejecución excelente como de primera clase, y a las ejecuciones inferiores como de segunda, tercera ... clases. En el caso que ahora nos ocupa, la variedad de combinaciones de respuestas dificulta, en cierto modo, la organización de categorías. Por ello, se ha asignado la misma valoración a respuestas distintas en aquellos casos en que las situaciones presentadas muestran equivalencia a la hora de traducir dichos comentarios a determinadas concepciones. Las categorías se especificaron como sigue: A. Asigna un ejemplo correcto a cada nivel trófico. No adjudica ningún ejemplo a descomponedor. B. Asigna un ejemplo correcto a cada nivel trófico y adjudica un ejemplo a descomponedor. C. Sólo se señalan dos niveles tróficos. D. Muestra equivalencia entre consumidor y uno sólo de los niveles (herbívoro o carnívoro). Presenta como único consumidor a los humanos. E. Muestra equivalencia entre productor y consumidor o entre productor y descomponedor. O no contesta. En el gráfico 1 se presentan los resultados de las categorías establecidas en los tres niveles educativos. Gráfico 1 Interpretación de los niveles tróficos. Categorla A Categoría B Categoría C Categoría D Categorla E Las conclusiones más relevantes de esta exploración se pueden sintetizar como sigue: Ningún estudiante de la muestra de bachillerato conoce el significado de todos los términos solicitados. Así se puede entender si acordamos con Klausmeier (1976) que se muestra comprensión de un concepto cuando se puede actuar de forma clara y consistente respecto a la distinción entre ejemplos y contraejemplos. (Conviene indicar que se había ayudado a identificar, a todos estos estudiantes, la procesionaria y el cuco). La proporción de estudiantes englobados en la primera categoría aumenta a medida que aumenta el nivel educativo. No obstante, el hecho de que todas las categorías estén representadas cualquiera que sea la edad de los alumnos puede indicar que, a pesar de los estudios realizados, no se han clarificado algunos conceptos de la teoría ecológica. Los niveles más ampliamente reconocidos son los de herbívoros y carnívoros. El nivel productor sólo se presenta en los casos en los que hay una completa identificación de niveles, lo cual indica la poca importancia que se asigna a los vegetales en el mantenimiento de la vida. Esta idea viene a confirmar los resultados de ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) otros estudios (Be11 y Brook, 1984; Wandersee, 1985; Barker, 1985; Barker y Carr, 1989) que señala11 la falta de identificación de los vegetales con su función como organismos autótrofos, productores de la mayor parte de la materia orgánica de los ecosistemas. El importante papel asignado a la especie humana entre los consumidores parece más el resultado de considerarlo como un gran consumidor de productos técnicos, o en general de bienes de uso, que el derivado del significado ecológico. El hecho de que los humanos de las viñetas no estén incluidos en la cadena trófica representada y, a pesar de ello, sea un ejemplo muy citado en cualquiera de los niveles, nos lleva a concluir que los estudiantes que así se expresan no están analizando los niveles tróficos. También el concepto de descomponedor se muestra muy alejado de su acepción ecológica. Los ejemplos expuestos por los estudiantes inducen a pensar que los descomponedores son seres o sustancias dañinas que perjudican al conjunto de la cadena. Se incluye, eiitre los descomponedores: la procesionaria, en primer lugar; en menor proporción, la especie humana; y, por último, los venenos y el oxígeno. Otras cuestiones analizadas, al igual que ésta, han ofrecido resultados semejantes. Entre ellos destaca la escasa importancia asignada a los organismos autótrofos y la falta de correspondencia de los organismos descomponedores con su función en los ecosistemas. Relaciones tróficas Mostramos, a continuación, un tercer grupo de concepciones que se refieren a las relaciones alimentarias y, en general, a las relaciones entre los componentes bióticos. Los trabajos de Adeniyi (1985), Griffiths y Grant (1 985), Peterfalvi, Rumelhard y Verin (1987), Humphreys (1987) y Akinsola (1990), entre otros, analizan la forma en que los estudiantes de diversos países y edades perciben estas relaciones. La exploración realizada por nosotros se ha basado en el análisis de dos cuestiones de respuesta abierta, una de las cuales, que se recoge en el anexo 11, pasaremos a comentar. En el ejemplo propuesto se presentan cuatro niveles tróficos con figuras enlazadas mediante flechas que expresan la transferencia de energía alimentaria. Clomo se sabe, las cadenas de alimentos no son series aisladas. La complejidad de las uniones entre unas cadenas y otras en una comunidad se simboliza mediante complejos entramados de las especies componentes. Pero, dejando a un lado tales conexiones, pretendíamos averiguar en qué medida los estudiantes comprenden las relaciones tróficas en los ecosistemas y cuáles son sus concepciones sobre la transferencia de materia y sobre los cambios bruscos de la disponibilidad de alimento. Las categorías de respuestas, como en el caso anterior, se valoraron en función de una medida ordinal. Para establecer dichas categorías se hizo previamente una detallada revisión de las respuestas de todos los estudiantes con el fin de que todas las explicaciones estuvieran representadas. La correspondencia con las explicaciones quedó como sigue: A. Las poblaciones C y D decrecerán considerablemente hasta casi desaparecer. Aparece, sin embargo, referencia explícita o implícita a otras fuentes de alimentación. B. Las poblaciones C y D se extinguirán o decrecerán. En este caso, no se hace referencia a otras fuentes de alimentación. C. Las poblaciones C y D se mantienen. Se adaptan. D. La población D disminuirá porque se alimenta de B. No se comentan los efectos en la población C. E. Respuestas confusas, o bien no contesta. El resultado de la valoración realizada con los estudiantes de la muestra se presenta en el gráfico 11. Gráfico 11 Porcentaje de respuestas de cada categoría correspondientes a la cuestión de relaciones alimentarias. Categorla A Categoría 6 Categorla C Categoría D Categoría E 80 Las conclusiones más importantes obtenidas de esta exploración pueden resumirse como sigue: e] lQBUP m cou n üioi6gicas La mayoría de los estudiantes de todos los niveles educativos, incluidos los de bachillerato, se sitúan en la categoría B. Parecería, en consecuencia, que las relaciones derivadas del sistema depredador-presa son bien conocidas. Los estudiantes de bachillerato hacen referencia a las transferencias alimentarias con gran precisión, particularmente si se trata de reconocer los efectos que sobre una población presa tienen las variaciones de la población depredadora. Es decir, las relaciones ali70 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) mentarias parecen aseguradas cuando se plantea seguir peldaño a peldaño los sucesivos cambios en una cadena alimentaria. Sin embargo, la nula o escasa alusión a otras fuentes de alimento (categoría A), a la hora de analizar el problema planteado, nos invita a pensar que, precisamente por la rigidez de la propia idea de «cadena», los estudiantes inciden en la unión indisoluble de los componentes como si de una cadena real se tratara. Otra concepción derivada de las respuestas encuadradas en la categoría B aparece nítidamente marcada: la identificación de eslabón con individuo (no población). En tales situaciones los alumnos expresan la idea de catastrofismo asociado a la depredación. Peterfalvi y otros (1987) señalan que las figuras y los ejemplos con que se suelen representar las cadenas tróficas en los textos (y es también el caso de la cuestión del problema) refuerzan la idea de fragilidad de la cadena y de sus componentes. En los comentarios de la categoría C aparece representada la idea opuesta: el régimen alime~tario está desprovisto de factores de determinación. Este dependerá de las preferencias individuales. Así, si las presas desaparecieran, un depredador cualquiera se adaptaría a otro tipo de comida si quisiera. El modelo antropocéntrico parece impregnar esta concepción. En algunos casos no se establece diferenciación entre los organismos componentes de la secuencia alimentaria. La cadena trófica se presenta como una asociación de seres cuyo fin está marcado por los individuos más fuertes, más poderosos, depredadores de todos los demás. En esta concepción el principio de la cadena puede ser iniciado por cualquier individuo más pequeño que los posteriores. Otras concepciones Otras cuestiones analizadas nos han permitido reconocer también la manera de interpretar los estudiantes la influencia recíproca entre los componentes abióticos y el mundo vivo. El aspecto más notable del valor atribuido a esta interdependencia es que las sustancias o componentes del entorno (agua, luz, etc.) no son consideradas con carácter limitante, ni tampoco perturbadas o modificadas por influencia de los factores bióticos, incluida la especie humana. Generalmente, los estudiantes de bachillerato estiman que ciertas sustancias, como el agua,la luz del sol, son imprescindibles para la vida. Sin embargo, no se relaciona su importancia con la intervención de dichos componentes en la formación de estructuras de los seres vivos. A este respecto, al analizar la forma de nutrición vegetal, la expresión «se alimenta de tierran cobra todo su sentido cuando las alumnas y alumnos establecen una identificación absoluta entre abonos, tierra, etc., y alimento de las plantas. Investigaciones anteriores como las realizadas por Wandersee (1983), Be11 (1984,1985), Barker y Carr (1989) o Gené (1989), etc. inciden en dicha idea. Como consecuencia de los resultados obtenidos consideramos que a la hora de proponer el tipo de contenidos y actividades para el estudio de la ecología se habrá de tener en cuenta, entre otras cosas, las ideas de los estudiantes. El hecho de que las representaciones comentadas se mantengan entre estudiantes de cursos superiores (alumnos de Biológicas incluso) nos invita a considerar que las causas de esta situación -algunas de las causas al menosarraigan en el modo de aprendizaje de estos conceptos, por lo cual comentaremos a continuación algunas de las estrategias propuestas para favorecer la superación de las dificultades que se acaban de resumir. CÓMO ABORDAR LAS DIFICULTADES PLANTEADAS Los comentarios siguientes se justifican a partir de un trabajo desarrollado con varios grupos de estudiantes de 1Ve BUP (2Q ciclo de la actual secundaria obligatoria) con los que a lo largo de los cursos 1988-91 se fueron definiendo el tipo de contenidos y las actividades más relevantes para la educación ambiental. Dicho trabajo nos permite señalar que a la hora de iniciar los estudios de ecología con alumnos del actual 2Qiclo de secundaria deben planificarse actuaciones que comprendan, al menos, los siguientes aspectos: - Qué ecología estudiar y dónde realizar estudios de ecología para facilitar la educación ambiental. -Qué estrategias de aprendizaje utilizar para superar las concepciones iniciales de los estudiantes. Qué ecología estudiar y dónde realizar estudios de ecología En los últimos años han empezado a surgir algunas propuestas sobre el tipo y número de conceptos que debería incluir un curso de ecología para alcanzar con éxito la comprensión de principios ecológicos enfocados a la educación ambiental (Hungerford y Peyton, 1992; Giordan y otros 1993; García, 1994). También la British Ecological Society elaboró en 1987, a través del Dr. Malcolm Cherret, un cuestionario con una lista de 50 conceptos dirigido a los miembros de la sociedad con el fin de determinar cuáles eran los conceptos que los ecólogos consideraban de mayor importancia para la enseñanza de la ecología. Los resultados publicados por Cherret (1989) no muestran muchos acuerdos en la ordenación de los mismos, pero las nociones de ecosistema, flujo de energía, ciclo de los elementos, redes alimentarias, diversidad de especies, bioacumulación en cadenas alimentarias y niveles tróficos parecen gozar, por la clasificación establecida, de cierto consenso entre los especialistas. Tal elección concuerda con una de las ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS tradiciones del pensamiento ecológico: la que remarca la relación con los seres humanos y con el resto de los importancia de los ecosistemas como entidades de estucomponentes de los ecosistemas, también los abióticos dio que permiten entender la interpenetración mutua de (Morin, 1984). Se trata de que los estudiantes sepan los aspectos físicos y de los bióticos. Del mismo modo, identificar algunos de estos componentes susceptibles Gagliardi (1991) señala que los obstáculos mayores para de modificación por la actividad de los seres vivos, el pensamiento del entorno son cómo construir y utilizar incluida la actividad humana. conceptos que permitan pensar globalmente; en tal sentido expone que conceptos estructurantes sobre el signiEstudio de componentes bióticos. Proponemos analificado de ecosistema u otros sistemas del entorno puezar un conjunto limitado de organismos. Aprovechando den ser, por ejemplo, autoconstrucción de organismos, la fascinación que los estudiantes de los primeros cursos átomos, moléculas, transferencia de materia y energía, de bachillerato sienten hacia los seres vivos y hacia el población, microorganismos y factores limitantes. empleo de aparatos para su observación, nos basamos en la identificación de organismos microscópicos de agua Uno de los elementos de la teoría ecológica, que nos dulce como vía de aproximación a la diversidad. La parece más interesante desde el punto de vista del planidentificación de organismos autótrofos y heterótrofos y teamiento global del ecosistema, es que muestra la insesus características celulares permitirá modificar alguna parabilidad del entorno físico y los factores bifiticos y, de las concepciones anteriormente comentadas y recoen expresión de Levins y Lewontin (1980), interpreta nocer la variedad de organismos fotosintetizadores. tanto los efectos de un elemento o población hacia muchos (elementos o poblaciones) como los efectos de Incorporación de materia y energía por los organismos muchos hacia uno. Esta idea constituye uno de los autótrofos. Con base en laproducciónprimaria vegetal pilares fundamentales de este estudio, del que parte la se edifica la estructura piramidal [...], con sus herbívobúsqueda de una conexión con la educación ambiental ros, sus depredadores, hasta la cúspide de la pirámide, de los estudiantes. formada por los superdepredadores (Acot, 1990). Se trata de que los estudiantes analicen la importancia de Pero el contenido de esta orientación, tan complejo en los productores en toda secuencia trófica. Para ello, algunas de sus formulaciones, puede enmascarar la persproponemos la elaboración de cadenas tróficas, previa pectiva ambiental si no se eligen los principios y métoinformación de los hábitos alimentarios de los organisdos adecuados para su estudio. Como dicen Adams y mos reconocidos. otros (1985), la mayoría de la ciencia que se enseña no se relaciona con los problemas que existen en 10 socieTransferencia de materia y energía a través de consudad, pues hay con frecuencia un mal emparejamiento midores: análisis de redes alimentarias y niveles trófientre la ciencia que se enseña y la que se necesita. A la cos. El estudio de redes alimentarias es un excelente hora de enfrentarnos con el tipo de conceptos y princicamino para que los estudiantes tomen conciencia del pios de ecología que se deben incluir en un corto curso entorno natural, es decir, que se den cuenta tanto de las dedicado a estudiantes de secundaria es preciso formular partes individuales (organismos) como de que esas los objetivos de manera que permitan ampliar progresipartes contribuyen a formar el conjunto (ecosistema) vamente los conocimientos y competencias para actuar (Alexander, 1982). Se proponen problemas para reconode forma comprometida con la defensa del medio. Los cer los cambios que sufre una población de la red ante las contenidos que se aborden con los estudiantes deben ser variaciones bruscas de otra población. La identificación tales que faciliten la labor de integración de significados de las redes utilizadas como base de este estudio y el tipo y ayuden a tomar decisiones sobre problemas ambientales. de problemas planteados se pueden encontrar en los anexos 111 y IV. Los conceptos y principios seleccionados para este trabajo se fundamentan en las ideas arriba expuestas. PlanPapel de los descomponedores y ciclo de los nutrienteamos que se presente el concepto de ecosistema como tes. Si las plantas y los consumidores no sufrieran concepto integrador de todos los demás, ya que, como finalmente la descomposición, el suministro de nutriennos recuerdan Giordan y otros (1988), sin ser la izoción tes se agotaría y la vida desaparecería de la Tierra central de la ecología cientqica, el concepto de ttcosis- (Begon, Harper y Townsend, 1988). La contribución de tema está, cuando menos, profundamente inserto en la los descomponedores, tan poco reconocida (Margalef, red de conceptos, teorías e hipótesis de esta disciplina. 1991), aporta nuevos datos a la comprensión global del Un ecosistema concreto (laguna de agua dulce) es el ecosistema si se integra su actuación en el ciclo de los marco de referencia para el desarrollo de los demás nutrientes. conceptos de ecología propuestos para este estudio. La esperada transferencia de los conocimientos derivados Influencia humana en los ecosistemas. La reducción de dicho aprendizaje hacia la educación ambiental se de la diversidad en los ecosistemas es uno de los efectos resume en los postulados que muy sintéticamente recomáspreocupantes de nuestra intervención en la biosfera gemos para apoyar la selección de conceptos y princi- (García Novo, 1992). Se incluirá, pues, la toma de pios de ecología siguientes: muestras y el análisis de un medio perturbado. Estudio de factores abióticos del ecosistema. Nuestra Como se viene sugiriendo, el estudio de estos principios posición en la biosfera es la de «seres ecodependiense ha basado en los elementos que proporciona un ecotes», deudores de la doble identidad que impone la sistema concreto. ¿Dónde, pues, realizar los estudios de ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) 301 ecología? En cualquier curso de ecología, dice Gray (1982), es vital que se incluya suficiente trabajo de campo para que los estudiantes puedan tener experiencias del hábitat estudiado y, al mismo tiempo, puedan aprender las destrezas básicas implicadas en los muestreos y datos. Una situación ideal sería aquélla en la que los profesores contáramos con lugares que pudieran ser fácilmente frecuentados y visitados. Sin embargo, esta aspiración no deja de ser utópica, al menos para aquellos centros . cuyo emplazamiento se localiza en distritos industrializados, lejos de áreas naturales de fácil acceso. La importancia del entorno local radica, esencialmente, en su carácter familiar para profesores y alumnos, y además por ofrecer la oportunidad de continuas y progresivas observaciones de fenómenos naturales. A pesar de que para algunos autores (Turner, 1988) un área natural puede parecer aplastante en su complejidad, se puede utilizar con éxito si se delimitan los elementos que se van a tener en cuenta para la realización del trabajo programado. Para un estudio como el anteriormente propuesto recomendamos que se tengan en cuenta los aspectos siguientes: Seleccionar un área de fácil acceso con el fin de poder realizar traslados con los alumnos para la toma de muestras que completen el trabajo de aula y laboratorio. Emplear en el estudio un pequeño conjunto de buenas plantas y buenos animales que contribuyan a clarificar los principios ecológicos. Para analizar las relaciones tróficas, por ejemplo, es necesario determinar con qué grupos de organismos se pueden elaborar entramados de redes bien definidas. Reconocer los componentes del ecosistema en la estación en que se realice la salida. Preparar claves sencillas de identificación que señalen los rasgos más sobresalientes de las especies con las que se desea contar para el estudio que se propone. Las alumnas y alumnos de secundaria pueden utilizar claves cuando el ámbito en el que tienen que tomar decisiones se refiere a pocos organismos con características obvias y a condición de que las dicotomías se presenten con reglas bien definidas. Como señalan Shayer y Adey (1984), los estudiantes del nivel que estamos comentando comienzan a usar reglas de clasificación como inclusión en una clase, pero no pueden emplear las «claves» de expertos ya que éstas se basan en estrategias que incluyen a todo el conjunto de seres descritos y el alumno busca características definitorias de cada organismo; por ejemplo, los insectos tienen seis patas. Definir una zona en que aparezca clara variación de comunidades vegetales y animales afectadas por la variación de componentes abióticos. Por ejemplo, en un ecosistema de agua dulce reconocer la presencia de algas verde-azuladas en lugares con abundantes nutrientes. Utilizar instrumentos de observación y de medida sencillos y sólo los necesarios para la obtención de los datos que se analizarán en el aula o laboratorio. Como señala Humphreys (1987), si el trabajo de campo es el medio para aclarar conceptos, debe tenerse en cuenta que granparte de actividad asociada al uso de equipos puede ser un factor de distracción. Cómo afrontar las dificultades de aprendizaje: breves consideraciones didácticas La investigación en didáctica de las ciencias ha aportado ya algunas conclusiones importantes a la hora de organizar las actividades para intervenir en el cambio o evolución de las ideas de los alumnos como las anteriormente comentadas. A la hora de planificar el trabajo de clase y de seleccionar la forma de intervención adecuada no hemos olvidado las respuestas aportadas por otras investigaciones, como las que inciden en el cambio o la evolución de las concepciones iniciales. El modelo de aprendizaje como cambio conceptual fue expuesto por primera vez en varios trabajos aparecidos a principios de los ochenta (Hewson, 1981; Posner et al., 1982; Osborne y Wittrock, 1983). El aspecto central del modelo, según Solís (1984), es el de analizar el proceso de enseñanza1 aprendizaje como una interacción entre las ideas previas del alumno y la información nueva. Las estrategias de aprendizaje que parten de la importancia de tener en cuenta las concepciones de los estudiantes incluyen actividades varias, encaminadas a cambiar las ideas iniciales o a ampliar el significado de las mismas. (Remitimos a la ya abundante bibliografía sobre el aprendizaje como cambio conceptual. Detalladas revisiones de esta perspectiva aparecen en los trabajos de Jiménez, (1991) y Gil (1993). También hemos recurrido a experiencias suficientemente contrastadas de otros modelos de aprendizaje basados en el asociacionismo. Así hay que entender nuestro interés por ampliar el significado de cadena alimentaria mediante la resolución de problemas de complejidad creciente en redes alimentarias. Con este tipo de actividades, los autores (Griffiths y Grant, 1985, en el anexo IV) han validado nueve jerarquías de aprendizaje del concepto de red, según la capacidad de los estudiantes para resolver la manera en que una población es afectada por las variaciones bruscas de otra. Se espera obtener mejor comprensión del concepto a medida que las respuestas incluyan mayor número de poblaciones y más vías de análisis. Queremos señalar con ello que la adopción de estrategias basadas en un único modelo de aprendizaje puede que no sea el camino para introducir todos los conceptos implicados en el tema. Quizás debamos considerar, como señala Pozo (1989), que los cambios en las concepciones de los estudiantes se pueden producir tanto por asociacionismo como por reestriicturación. Según los supuestos arriba comentados, la unidad incluye distintas formas de plantear los trabajos de los estudiantes. Mediante algunas de las actividades se trata de hacer que las alumnas y alumnos perciban la diferencia ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) entre sus concepciones iniciales y los resultados de la observación o experimentación (reconocimiento de características celulares de organismos autótrofos y heterótrofos, por ejemplo); en otras situaciones se trata de introducir nuevos conceptos y principios (ciclo de la matería y energía); o se proponen experiencias y problemas para ampliar las concepciones iniciales (caso del análisis de los cambios en las poblaciones de la red alimentaria); o bien se intenta poner a prueba sus conocimientos en situaciones variadas para mostrar el poder explicativo de sus predicciones; etc. PROBLEMA P~ANTEADO. DISENO DE LA INVESTIGACION Las actividades anteriormente comentadas se fueron definiendo a lo largo del trabajo de varios anos con grupos de estudiantes de 1"e BUP. Con el fin de determinar de qué manera influye el trabajo de: campo propuesto en la comprensión de los principios de ecología y si el conocimiento adquirido se transfiere o no en la resolución de un problema ambiental, se realizó una investigación (Fernández Manzanal, 1993) con iin diseño experimental de dos grupos (N= 67) que adoptó la forma siguiente: sentido que se viene señalando, es decir, que se facilitaría la asimilación de conocimientos de ecología utilizando como apoyo un ecosistema concreto del entorno, y que éste, visitado y conocido, surgirá como referente de los argumentos empleados en la evaluación de un problema ambiental. Se eligió un diseño de dos grupos naturales de le de BUP, uno experimental y otro de control, por ser uno de los diseños experimentales más característicos de la investigación en educación, al ser los grupos entidades formadas naturalmente (Campbell y Stanley, 1988). . . . .. El pretest permitió asegurar la equivalencia de ambos grupos en todos los conceptos analizados. Como señalan Campbell y Stanley, cuanto más similares sean en su reclutamiento el grupo experimental y el de control y más se confirme esa similitud por los puntajes del pretest, más eficaz resulta ese control. En el desarrollo de la investigación se extremaron las precauciones sobre la historia intrasesional mediante el seguimiento pormenorizado de todas las actividades y su anotación en el diario de sesiones de clase. A tal efecto, las variaciones introducidas en uno de los grupos ante sugerencias de los alumnos, no previstas en la experimentación, fueron trasladadas al otro grupo con el fin de que ambos recibieran la misma información. Donde la salida al campo representa la exposición del Con el fin de de controlar los factores que pudieran número de grupos a la variable independiente o trataatentar a la validez interna del diseño, se hizo un detallamiento. En dicha salida los estudiantes del grupo expedo estudio tanto de las características de los grupos que rimental observaron las características del lugar, realiconstituyeron la muestra como de las condiciones en las Tabla 1 Características del diseño experimental. Adaptado de Jiménez, López-Barajas y Pérez (1983). Grupo No azar Azar zaron una descripción del entorno, clasificaron las especies vegetales circundantes, describieron el hábitat de algunas especies de aves, midieron la temperatura y la turbidez del agua en distintas zonas, registraron los canales de alimentación, tomaron muestras de plancton para su observación microscópica y clasificación, etc. Los estudiantes del grupo de control realizaron las mismas actividades de aula y de laboratorio, en el mismo tiempo y con los mismos componentes pero no obtuvieron las muestras ni participaron en el trabajo de ciimpo. Situación inicial [ NO azar bar Partíamos de la idea, ya mostrada por Kinsey (1984), de la conexión existente entre el dominio cognitivo y afectivo, idea que nos permitió definir la investigación en el I I I 1 Experimental que se realizó la experiencia; no sólo en lo que se refiere a la historia intrasesional citada, sino en lo que atañe a la maduración, administración de tests, instrumentación, regresión, selección, etc. Tratamiento Control Respecto a los instrumentos de toma de datos, se utilizaron técnicas cualitativas y cuantitavas de análisis, ya que coincidimos con Jiménez (1989) en que los dos tipos de técnicas suministran datos complementarios y proporcionan mayor riqueza en un estudio que se ocupa de ambas dimensiones. Como señala Caride (1993), los instrumentos cuantitativos son muy interesantes por lo que suponen de «reducción a medida» de la información disponible, con capacidad para un tratamiento analítiVariable dependiente O, ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) 303 03 Salida campo 04 O, --- - ANEXO 1 Haz corresponder a cada ser vivo de la cadena las características que posea de entre éstas: - productor - consumidor - carnívoro - herbívoro - descomponedor ANEXO 11 En la siguiente secuencia determina el efecto que se producirá en D si decrece la población B hasta casi desaparecer. Explica tu respuesta. 3 10 ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) INVESTIGACI~N Y EXPERIENCIAS DIDÁCTICAS ANEXO 111 Red alimentaria de una laguna en la que se presentan los caminos entrecruzados de diversos consumidores. Modificada de Alexander (1982). FITOPLANCTON ANEXO IV Observa la red alimentaria del esquema. J l /" F K '\/\ \ \ D G-E,A,&& ¿Qué efecto tendrá sobre la población J un crecimiento súbito de la población A? Explica tu respuesta. ¿Qué efecto tendrá en la población K un rápido crecimiento de la población I? Explica tu respuesta. ENSENANZA DE LAS CIENCIAS, 1995,13 (3) 311