Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular

379 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular A cycle of teaching improvement to study Molecular Evolution Silvia Jimeno González ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6223-9573 Universidad de Sevilla Centro Andaluz de Biología Molecular y Medicina Regenerativa Departamento de Genética [email protected] DOI: http://dx.doi.org/10.12795/9788447222865.021 Pp.: 379-395 380 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Resumen En asignaturas de genética, aprender a resolver problemas es esencial para fortalecer la integración de los conceptos que se imparten en las clases teóricas. De hecho, el modelo metodológico tradicional suele basarse en la exposición teórica en clase y la resolución de dichos problemas como trabajo para casa. En este capítulo, se describe el diseño y la aplicación de un ciclo de mejora en el aula para el tema de Evolución Molecular de la asignatura Genética Molecular del Grado de Biomedicina básica y experimental, que tiene como objetivo aumentar la participación del alumno en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Para ello, la resolución de problemas se intercala dentro de la dinámica de la clase, llevándose a cabo tanto de forma individual como en pequeños grupos. Por otro lado, algunas de las actividades inicialmente propuestas se han adaptado al resultado del cuestionario de ideas previas de los alumnos para poder construir sobre ellas o trabajar conceptos preconcebidos erróneos. Los resultados de las escaleras de aprendizaje muestran un incremento considerable en los conocimientos de los alumnos al término de la unidad didáctica. Por otro lado, la respuesta de los estudiantes ha sido ciertamente positiva, expresada tanto a nivel personal como en las calificaciones del examen parcial correspondiente. Palabras clave: Genética molecular, Grado de Biomedicina básica y experimental, docencia universitaria, desarrollo profesional docente, innovación docente. Abstract In subjects of Genetics, learning how to solve problems is essential to strengthen the integration of concepts taught in theoretical classes. In fact, the traditional methodological model tends to be based on the theoretical presentation in class and the resolution of problems as homework. Here, I describe the design and application of an improvement cycle in the classroom for the Molecular Evolution theme of Molecular Genetics subject of the Basic and Experimental Biomedicine Degree, which aims to increase the participation of the student in the teaching-learning process. Problem solving is proposed interspersed within the class dynamics, taking place both individually and in small groups. Furthermore, some of the initially proposed activities have been adapted to the results of the student’s previous ideas questionnaire to build on them or work on erroneous preconceptions. The results of the learning stairs show a considerable increase in the knowledge of the students at the end of the didactic unit. In addition, both personal feedback and the grades in the corresponding midterm exam have been certainly positive. Keywords: Molecular Genetics, Basic and Experimental Biomedicine, university teaching, university teaching experimentation, teaching innovation. 381 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Contexto El presente trabajo describe un Ciclo de Mejora en el Aula (CIMA) que se ha realizado con alumnos de la asignatura de Genética Molecular del curso primero del Grado de Biomedicina Básica y Experimental, en la Universidad de Sevilla. En esta asignatura participan dos profesoras, aunque la parte en la que se ha realizado el CIMA se imparte solo por una de ellas. Gracias a esto, ha habido flexibilidad respecto a los contenidos a tratar en mayor o menor profundidad, puesto que no había necesidad de consensuar el examen. Es una asignatura con muchas actividades de evaluación continua como series de problemas, discusión de artículos, presentación de seminarios y tres pruebas escritas parciales. Debido a la situación actual de pandemia por COVID-19, las clases teóricas se llevan a cabo online y las prácticas (incluidas las prácticas en el aula) se desarrollan presencialmente. Sin embargo, durante el CIMA, se decide llevar a cabo las actividades prácticas online con idea de realizar trabajos en grupo, que no se podrían plantear presencialmente por las distancias de seguridad. Hay tres horas de clase a la semana que se distribuyen en una hora de clase (teórica) los martes y dos horas de clase (una teórica y una práctica) los jueves. El CIMA se aplica en el último tema de la asignatura, a finales del mes de mayo del curso 2020/2021. Por este motivo, el tiempo ha sido un factor altamente limitante. Los alumnos que cursan la asignatura tienen una alta motivación y capacidad de trabajo puesto que la nota de acceso a este grado es muy elevada. Sin embargo, al ser alumnos de primero, su nivel de partida es bastante desigual, en parte por venir de diferentes centros de educación secundaria. Este año son 46 alumnos matriculados que forman un único grupo para las clases de teoría. La mayoría asiste a clase, aunque a final de curso puede haber una asistencia un poco más reducida. El modelo metodológico tradicional es el de clase magistral, durante las dos horas de clase de teoría a la semana, y la puesta en común de problemas en la hora de clase práctica. El objeto de este trabajo es la implementación de un modelo metodológico más centrado en el alumno como protagonista (Postareff y Lindblom-Ylänne, 2008) mediante actividades prácticas que se realizan durante las clases teóricas. Además, se ha hecho una revisión profunda de los contenidos que se imparten en el tema para poder centrar la atención en aquellos con una mayor relevancia (García, Porlán y Navarro, 2017). La evaluación no se ha modificado por motivos de adaptación al proyecto docente establecido. 382 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Diseño previo del ciclo de mejora en el aula La innovación docente aborda el tema 8 del programa que trata sobre la Evolución Molecular y se ha planificado en 4 sesiones. En la primera, se realiza un cuestionario inicial para evaluar las ideas previas de los alumnos y establecer sus modelos mentales (Rivero y Porlán, 2017). En la segunda, se abordan las ventajas del uso de datos moleculares y los conceptos de tasa de evolución y reloj molecular con actividades de contraste. En la tercera, se lleva a cabo una actividad práctica de análisis de secuencias con herramientas bioinformáticas. Por último, en la cuarta, se trata la inferencia filogenética y los métodos para realizarla mediante la resolución de problemas en clase. Modelo metodológico posible El modelo didáctico predominante en la enseñanza universitaria sigue siendo meramente transmisivo. Se intenta transmitir una gran cantidad de información de forma acumulativa y fragmentada, olvidando la visión epistemológica global y relativista del saber (De Alba y Porlán, 2017). El presente trabajo está enfocado a la elaboración e implementación de un modelo diferente, que presenta cambios metodológicos modestos pero relevantes, con la idea de incrementar la participación de los alumnos (Bain, 2004), a la vez que se abordan procedimientos intelectuales complejos como la generalización, la crítica o la transferencia. Se propone un modelo metodológico (figura 1) que funciona de forma similar en todas las sesiones. No obstante, dependiendo de las particularidades de cada una de ellas, se dedica más o menos tiempo a determinadas actividades. En general, se parte de una actividad corta introductoria en la que se lanzan preguntas para evaluar el nivel de partida de los alumnos y que se habitúen a participar con naturalidad durante la clase. A partir de la segunda sesión, se utiliza esta actividad también como repaso de los conceptos tratados con anterioridad. Después, de forma gradual, con estas preguntas se pasa a la exposición teórica, en la cual se siguen planteando preguntas a los alumnos para continuar la interacción con ellos. Posteriormente, se programan actividades de contraste diferentes en cada sesión. En una de ellas, se planifica una actividad de discusión en pequeños grupos acerca de las tasas de evolución molecular con una puesta en común posterior. En otra, se propone la resolución de un problema de inferencia filogenética en grupos. Además, se lleva a cabo una actividad práctica usando herramientas bioinformáticas para el análisis de secuencias. Por último, al final de cada sesión se hace una actividad corta de conclusión y de aclaración de dudas. 383 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Se pretende introducir los cambios en la docencia de forma paulatina y madurada (Larkin, 2012), para que su implementación sea factible y se pueda mantener en el tiempo. Por ello, el modelo propuesto sigue teniendo una actividad central expositiva que facilite al alumno el abordaje de las actividades de contraste posteriores. El modelo metodológico posible debe ir evolucionando conforme el docente se va desarrollando, como una escalera con diversos peldaños cada uno con sus dificultades y obstáculos (De Alba y Porlán, 2017). Figura 1. Modelo metodológico propuesto para el estudio de la Evolución Molecular. Mapa de contenidos La unidad se ha estructurado en forma de mapa de contenidos (Finkel, 2008) en el que los diferentes conceptos se relacionan a partir de cuatro preguntas-problema que dan sentido a las principales cuestiones a tratar (figura 2). Las preguntas-problema que se han elegido para vertebrar el tema de Evolución Molecular son las siguientes: 384 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) — ¿Cómo se estima la relación evolutiva entre especies? — ¿Qué ventajas tiene el uso de secuencias de DNA o de proteínas para estudiar la evolución? — ¿Crees que la tasa de evolución de todos los genes de una especie es igual? ¿Por qué? — ¿Mediante qué mecanismos evolucionan los genomas? Estas preguntas son clave desde el punto de vista teórico porque dan pie a la discusión de los conceptos principales como la filogenia o la teoría del reloj molecular (Pierce, 2016). Pero es más importante aun el hecho de que permiten trabajar también el pensamiento crítico que es esencial en la formación de futuros científicos. Cada pregunta se afronta de forma investigativa con la idea de que los alumnos se enfrenten por sí mismos a los retos y las limitaciones que puede tener una teoría evolutiva. Además, este es un tema que permite introducir multitud de contenidos procedimentales. Un ejemplo es la generación de árboles filogenéticos partiendo de diferencias en determinadas secuencias entre especies. Esto se puede llevar a cabo tanto manualmente con el uso de matrices como con herramientas informáticas. Ambas aproximaciones serán usados en este CIMA. Teniendo en cuenta lo anterior, los contenidos se han categorizado en 5 subtipos: conceptos, datos, procedimientos intelectuales, procedimientos psicomotrices y actitudes y valores (Parcerisa, 2005) (figura 2). El establecimiento de una categorización y de interrelaciones entre los contenidos en un mapa se utiliza en este trabajo como herramienta docente para la reflexión profunda acerca de los contenidos importantes en los que se desea profundizar descartando cuestiones más prescindibles (García, Porlán y Navarro, 2017). Secuencia de actividades Los mejores educadores piensan en la docencia como cualquier cosa capaz de ayudar y animar a los estudiantes a aprender (Bain, 2004). Tomando esta premisa como base, me he planteado las cuatro cuestiones clave que este autor propone en su trabajo: — ¿Qué deberían los alumnos ser capaces de hacer intelectual, física y emocionalmente como resultado de su aprendizaje? — ¿Cómo puedo ayudarlos y animarlos de la mejor manera para que desarrollen esas habilidades y los hábitos mentales y emocionales para utilizarlas? — ¿Cómo podemos mis estudiantes y yo entender mejor la naturaleza, la calidad y el progreso de su aprendizaje? — ¿Cómo puedo evaluar mis intentos de fomentar ese aprendizaje? 385 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Figura 2. Mapa de contenidos para el tema Evolución Molecular de la asignatura Genética Molecular del Grado de Biomedicina. 386 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Basándome en estas preguntas, he planificado una serie de actividades que, desde mi punto de vista, podrían ayudar a mejorar el entorno de aprendizaje (tabla 1). Las actividades de contraste están orientadas a sacar el máximo partido del estudiante, dentro de las limitaciones de la enseñanza online. Se programan con la idea de que tengan que participar, discutir y preguntar durante su desarrollo. Además, el cuestionario final y las puestas en común se realizan con la intención de evaluar tanto su aprendizaje como el éxito de la experiencia docente. Tabla 1. Secuencia de actividades Sesión 1 Actividad Nº 1 Fase del Modelo Ideas Previas Nombre de la Actividad Cuestionario de ideas previas Tiempo 30 min Desarrollo de la actividad Se informa a los alumnos de que comienza un nuevo tema que trata sobre la evolución molecular. Se les facilita un cuestionario en Socrative con 5 preguntas clave del tema. Pueden contestar con un pseudónimo. Las preguntas son las siguientes: — ¿Cómo se estima la relación evolutiva entre especies? — ¿Qué representa un árbol filogenético? — ¿Qué ventajas tiene el uso de secuencias de DNA o de proteínas para estudiar la evolución? — ¿Crees que la tasa de evolución de todos los genes de una especie es igual? ¿Por qué? — ¿Mediante qué mecanismos evolucionan los genomas? Sesión 2 Actividad Nº 2 Fase del Modelo Ideas Previas Nombre de la Actividad Lluvia de ideas acerca de evolución molecular Tiempo 10 min Desarrollo de la actividad Se utilizan algunas de las preguntas que se hicieron en el cuestionario de ideas previas y se pregunta sobre ellas para generar debate. — ¿Cómo se estima la relación evolutiva entre especies? — ¿Qué metodos se emplean ahora y cuáles se usaban antes? — ¿Creeis que en la evolución todas las mutaciones que se fijan sirven para algo? Actividad Nº 3 Fase del Modelo Exposición teórica con preguntas Nombre de la Actividad Introducción a la evolución molecular Tiempo 20 min Desarrollo de la actividad Se explican los siguientes conceptos: — Las ventajas del uso de datos moleculares para estudiar la evolución — La tasa de evolución molecular — Se dejan cuestiones abiertas para que se discutan en la siguiente actividad 387 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) Actividad Nº 4 Fase del Modelo Actividad de contraste Nombre de la Actividad Discusión en grupo sobre la tasa de evolución molecular Tiempo 25 min Desarrollo de la actividad Se busca respuesta en grupos de 4-5 alumnos a 3 preguntas acerca de la tasa de evolución molecular (10 min). — ¿Crees que la tasa de evolución de todos los genes de una especie es igual? ¿Por qué? — ¿Y dentro de un gen? ¿Puede haber diferencias? — ¿Qué limitaciones puede tener el modelo de tasa molecular? Después, los resultados se ponen en común con toda la clase (10 min). Actividad Nº 5 Fase del Modelo Conclusiones y dudas Nombre de la Actividad Conclusiones y dudas Tiempo 5 min Desarrollo de la actividad Se hace un pequeño resumen de los conceptos tratados en la clase y se deja tiempo para resolver dudas. Sesión 3 Actividad Nº 6 Fase del Modelo Ideas Previas Nombre de la Actividad Lluvia de ideas sobre el uso de secuencias para inferencia filogenética Tiempo 10 min Desarrollo de la actividad Se hacen preguntas para recordar los conceptos trabajados en la clase anterior. Además, se introducen cuestiones acerca del potencial de las herramientas informáticas que vamos a usar. Partiendo de una secuencia, — ¿Podemos conocer qué tipo de proteína codifica? — ¿Podemos inferir su actividad o función? ¿Podríamos saber a qué organismo pertenece? — ¿Se puede hacer un árbol filogenético? — ¿Se podrían sacar conclusiones acerca de su estructura tridimensional? ¿Y de los dominios de la proteína? Actividad Nº 7 Fase del Modelo Actividad de contraste guiada Nombre de la Actividad Análisis informático de una secuencia problema Tiempo 50 min Desarrollo de la actividad Se parte de una secuencia de DNA y se les enseña cómo realizar diversos análisis bioinformáticos con herramientas como ORF Finder, BLAST y COBALT para averiguar: — A qué organismo pertenece por homología de su secuencia — Qué tipo de proteína es, en base a los dominios que posee — Qué estructuras posee en 3D Se genera un árbol filogenético en base a la homología de su secuencia con otras de otros organismos Se hace una búsqueda bibliográfica en la base de datos Pubmed para averiguar más información acerca de la proteína problema. 394 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) sentido, debemos buscar los contenidos vertebradores a partir de los cuales se integra el resto de las cuestiones. Para ello, es de gran utilidad la elaboración de un mapa de contenidos que englobe tanto las interrelaciones de los contenidos como su categoría. — Los contenidos vertebradores se pueden plantear como preguntas-pro- blema que den sentido la unidad. Estas preguntas pueden servir para contextualizar los contenidos dentro de situaciones que al alumno le resulten cercanas y, de esta forma, facilitar el aprendizaje desde un punto de vista constructivista. — Conocer los modelos mentales de los estudiantes es un trabajo que nos puede facilitar mucho el planteamiento de las actividades puesto que nos permite identificar, no solo el nivel de partida que tienen sino los obstáculos que les impiden avanzar en el conocimiento. El uso de cuestionarios con preguntas directas, de respuesta abierta, concretas y prácticas para que puedan expresar sus ideas es una herramienta útil en este sentido. Estos cuestionarios deberían basarse en las preguntas-problema. — Probar diferentes metodologías para activar la motivación intrínseca del alumno. Para ello, se deben planificar actividades de contraste en las que el estudiante tenga un rol activo y participativo. Como no todos los alumnos son iguales, la planificación debe ser diversa en cuanto a abordajes (individual, en grupo, utilizando nuevas tecnologías…). Es importante aprovechar la presencialidad en la clase para realizar las actividades más relevantes, puesto que en casa se encuentran con más distracciones y no tienen la posibilidad de interaccionar tanto con el profesor o con los compañeros. — Evaluar el aprendizaje de los alumnos y la propia práctica docente para identificar las fortalezas y debilidades del modelo metodológico propuesto. Una herramienta útil para esta evaluación es la comparación del cuestionario inicial con uno final. Una forma muy gráfica de representar estos resultados es la escalera de aprendizaje que sirve para plasmar tanto las ideas previas como el progreso de los alumnos y los obstáculos que encuentran en el camino. Referencias bibliográficas Ayala, F.J. (1999). Molecular clock mirages. BioEssays, 21(1), 71-75. Bain, K. (2004). Lo que hacen los mejores profesores universitarios. Valencia: Publicaciones Universidad de Valencia. De Alba, N. y Porlán, R. (2017). La metodología de enseñanza. En R. Porlán (Coord.), Enseñanza universitaria. Cómo mejorarla (pp. 37-54). Madrid: Morata. Finkel, D. (2008). Dar clase con la boca cerrada. Valencia: Publicaciones de la Universidad de Valencia. 395 Un ciclo de mejora docente para estudiar Evolución Molecular Silvia Jimeno González Esta obra se distribuye con la licencia Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0.) García-Díaz, E., Porlán, R. y Navarro, E. (2017). Los fines y los contenidos de enseñanza. En R. Porlán (Coord.), Enseñanza Universitaria. Cómo mejorarla (pp. 55-72). Madrid, España: Morata. Larkin, D. (2012). Misconceptions About «Misconceptions»: Preservice Secondary Science Teachers’ Views on the Value and Role of Student Ideas. Science teacher education, 96(15), 927-959. Parcerisa, A. (Coord.) (2005). Materiales para la docencia universitaria: orientaciones para elaborarlos y mejorarlos. Barcelona: Octaedro. Pierce, B. (2016). Genética, un enfoque conceptual. Madrid: Editorial Médica Panamericana, S.A. Postareff, L. y Lindblom-Ylänne, S. (2008). Variation in teachers’ descriptions of teaching: Broadening the understanding of teaching in higher education. Learning and Instruction, 18, 109-120. https://doi.org/10.1016/j.learninstruc.2007.01.008. Rivero, A. y Porlán, R. (2017). La evaluación en la enseñanza universitaria. En R. Porlán (Coord.), Enseñanza Universitaria. Cómo mejorarla (pp. 73-91). Madrid, España: Morata.