Enseñando sobre termorregulación mediante modelización apoyada en el videojuego Calangos: diseño y evaluación de una innovación educativa

Abstract

Hacer razonamientos sobre sistemas y entender mecanismos individuales que son parte de fenómenos globales es una dificultad frecuente en la enseñanza y aprendizaje de la biología. Para los estudiantes resulta difícil comprender fenómenos como la homeostasis porque varios mecanismos y submecanismos implicados no son percibidos mediante la observación de sus manifestaciones y los atributos en el exterior de los organismos vivos o involucran una apreciación dinámica. En relación con la regulación de la temperatura, los estudiantes identifican las consecuencias y respuestas ante la pérdida de la estabilidad, pero ignoran los procesos fisiológicos que producen el fenómeno. En ese sentido, considerando que un principio importante en la enseñanza y aprendizaje de la biología se refiere al reconocimiento de que, en ella, las estructuras y los procesos en los diversos niveles de organización, a menudo, se estudian y explican mediante modelos, conviene abordar la termorregulación como un modelo de mecanismo. Bajo esas consideraciones, desarrollamos una investigación de diseño educacional (educational design research) que se trata de un estudio sistemático de diseño, desarrollo, evaluación y mantenimiento de una intervención educativa. Tuvo como objetivo identificar y perfeccionar principios de diseño de una secuencia que, apoyada en el videojuego Calangos, pueda plantear elementos o condiciones favorables para que los estudiantes de noveno grado de educación básica secundaria comprendan la regulación de la temperatura en animales vertebrados terrestres como un mecanismo homeostático en el que participan de manera conjunta y coordinada varios órganos, sistemas, fenómenos físicos y comportamientos. Incluimos en la secuencia el videojuego Calangos porque es pertinente en el desarrollo de actividades de modelización, en vista de que se han reportado resultados favorables a partir de su uso en la enseñanza y el aprendizaje de termorregulación y porque sus características son consistentes con objetivos de aprendizaje centrados en el desarrollo de habilidades propias de la actividad científica. Elaboramos dos prototipos de de la secuencia didáctica compuesta por nueve actividades (dos apoyadas en Calangos), los cuales fueron evaluados en dos ciclos de implementación que permitieron definir y consolidar ocho principios de diseño para una intervención educativa que tenga como objetivo: la elaboración de modelos sobre termorregulación en vertebrados terrestres desde una visión del fenómeno como un mecanismo homeostático, para, a partir de ello, promover habilidades para la actividad científica. Los principios son presentados en sus aspectos sustantivos y procedimentales, se centran en: a) Presentar explicaciones sobre aspectos centrales de un mecanismo biológico y cómo los científicos elaboran modelos de ellos. b) Abordar termorregulación en conexión con la homeóstasis. c) Seguir las etapas centrales del proceso de modelización propuestas por Justi (2006), y, d). Usar el videojuego Calangos como contexto para que los estudiantes puedan hacer observaciones básicas del fenómeno y desarrrollar actividades experimentales para testear el modelo.

Raciocinar sobre sistemas e entender mecanismos individuais que são parte de fenômenos globais é uma dificuldade frequente no ensino e aprendizagem da biologia. Para os estudantes, é difícil entender fenômenos como homeostase, porque vários mecanismos e submecanismos envolvidos não são percebidos pela observação de suas manifestações e atributos do lado de fora dos organismos vivos ou envolvem uma apreciação dinâmica. Em relação à regulação da temperatura, os alunos identificam as consequências e respostas à perda de estabilidade, mas ignoram os processos fisiológicos que produzem o fenômeno. Neste sentido, considerando que um princípio importante no ensino e aprendizagem da biologia refere-se ao reconhecimento de que, nela, as estruturas e processos nos vários níveis de organização são frequentemente estudados e explicados através de modelos, é conveniente abordar a termorregulação como um modelo de mecanismo. Neste contexto, realizamos uma pesquisa de design educacional (educational design research) que é um estudo sistemático de design, desenvolvimento, avaliação e manutenção de uma intervenção educativa. Seu objetivo era identificar e aperfeiçoar princípios de design de uma sequência, que inclui o jogo eletrônico Calangos em suas atividades, e possa levantar elementos ou condições favoráveis para que alunos do último ano do ensino fundamental compreendam regulação da temperatura em animais vertebrados terrestres como um mecanismo homeostático no qual vários órgãos, sistemas, fenômenos físicos e comportamentos participam de maneira coordenada e conjunta. Incluímos o jogo eletrônico Calangos pois é relevante no desenvolvimento de atividades de modelagem, tendo em vista os resultados favoráveis na aprendizagem da termorregulação e porque suas características são consistentes com os objetivos de aprendizagem focados no desenvolvimento de habilidades específicas para a atividade científica. Desenvolvemos dois protótipos da sequência didática que possui nove atividades (duas incluem o jogo eletrônico Calangos). A sequência foi avaliada em dois ciclos de intervenção onde definimos e consolidamos oito princípios de design para uma intervenção educacional que visa: o desenvolvimento de modelos de termorregulação em vertebrados terrestres a partir de uma visão do fenômeno como mecanismo homeostático, para, a partir daí, promover habilidades para a atividade científica. Os princípios são apresentados em seus aspectos substantivos e procedimentais. Eles estão focados em: a) Apresentar explicações sobre os aspectos centrais de um mecanismo biológico e como os cientistas elaboram modelos deles. b) Abordar a termorregulação em relação à homeostase. c) Acompanhar os estágios centrais do processo de modelagem proposto por Justi (2006) e, d). Usar o jogo eletrônico Calangos como um contexto para que os alunos possam fazer observações básicas do fenômeno e desenvolver atividades experimentais para testar o modelo.