González Rodríguez, C. EPAPU Eduardo Pondal (A Coruña)
Míguez-Rodríguez, L.J. e De Paz Villasenín, C., IES A Sardiñeira (A Coruña)
concepcion.gonzalez@edu.xunta.es; luismiguez@edu.xunta.es, cdepaz@edu.xunta.es

Introdución

A área de ciencias da natureza no ensino secundario obrigatorio considérase estratéxica para a formación científica de toda a cidadanía, por iso é imprescindible tratar de familiarizar os estudantes coas ideas básicas da ciencia, co obxectivo de que poidan comprender os problemas de orixe científica que lles afecten como cidadáns e así poder xerar actitudes responsables que lles permitan —de forma crítica e xuizosa— participar na toma de decisións sobre o medio, sobre a saúde e sobre as aplicacións dos adiantos científicos e técnicos. Para iso é necesario que o alumnado desenvolva aquelas habilidades e estratexias que lle permitan recoller información de diferentes fontes, analizala e valorala, formular hipóteses, contrastalas mediante a observación e a experimentación e, finalmente, elaborar conclusións e informes; en suma, destrezas que os formen como persoas con capacidade para elaborar opinións propias.

Todo iso, e a nosa experiencia docente con este tipo de actividades (De Paz Villasenín e Míguez Rodríguez, 2008; Míguez Rodríguez, De Paz Villasenín e González Rodríguez, 2012), motivounos a desenvolver esta proposta sobre as investigacións de Mendel, na materia de Bioloxía e Xeoloxía de cuarto curso, ao abordar os contidos relacionados coa xenética, en concreto "A herdanza e a transmisión dos carácteres. Xenética mendeliana" (Decreto 133/2007, do 5 de xullo), xa que resulta ser na actualidade unha área de coñecemento estratéxica, non só no mundo das ciencias biomédicas, senón tamén na industria, e é doado xustificar a importancia que ten comprender os procesos da herdanza (mendelismo e xenética molecular) en actividades como a terapia xénica, o horizonte da investigación con células nai, a clonación..., presentes xa en todos os campos intelectuais e produtivos da sociedade actual.

Este interese ao facerse máis extensivo permite achegarnos tamén á teoría da evolución, tendo en conta que se trata dunha teoría que explica a realidade que nos rodea en moitos campos, pero sobre todo á diversidade dos seres vivos actuais e extinguidos, integrando nela o ser humano (García Barros, 2007).

Por iso, a proposta desenvólvese buscando que poida resultar o suficientemente versátil como para utilizarse en niveis educativos distintos, mediante a realización de traballos teórico-prácticos de complexidade diferente, que inviten á indagación e lle permitan ao alumnado a posibilidade de traballar de modo semellante a como o fan os científicos (Caamaño, 2012). Tamén se pretende facilitar a comprensión da información que proporcionan os libros de texto, non sempre formulada de forma axeitada, xa que esquecen a miúdo as ideas clave ao resaltar aspectos excesivamente descritivos (Martínez Gracia, Gil Quilez e Osada, 2006).

Desenvolvemento da experiencia

A proposta didáctica levouse a cabo por primeira vez o curso 2011-12, cos estudantes da materia de Bioloxía e Xeoloxía de cuarto da ESO do IES A Sardiñeira (figura1), e temporizouse para os meses de marzo e abril, datas nas que se abordan os contidos da herdanza e a transmisión dos caracteres na xenética mendeliana, dentro do bloque 3: "A vida no planeta" (Decreto 133/2007, do 5 de xullo).

A experiencia ten a súa base na idea orixinal da empresa Xaraleira (xaraleira.com), dedicada á cría de micromamíferos, de lles proporcionar un lote de roedores (Mus musculus) a todos os centros educativos que decidiron participar no proxecto, comprometéndose, ademais, á súa recollida unha vez rematada a experiencia. O devandito lote está composto por dúas gaiolas cunha parella de roedores cada unha (figura 1), substrato, penso especialmente formulado, un bebedoiro e un cómic —unidade didáctica de partida— titulado "A historia nunca contada de Mendel" (De Paz, Vilaboy e Díaz, 2011). Este documento vaise empregar na experiencia como guía e caderno de notas; presenta unha alternativa ficticia que orienta os estudantes, os cales deben completar a historia achegando os resultados das súas observacións experimentais.

Figura 1. Aspecto da gaiola utilizada na experiencia

Tamén se considerou oportuno abrir a proposta á participación doutros contextos educativos e sociais para que poidan seguir e participar na marcha da experiencia, e para iso dotouse o proxecto dunha actividade complementaria que implica o uso activo das TIC, o que contribúe á adquisición da competencia de tratamento da información e competencia dixital básica nesta etapa.

O obxectivo xeral da nosa experiencia é que os estudantes cheguen aos principios teóricos das leis de Mendel e o seu desenvolvemento formal, a través dos seus propios cruzamentos, e que descubran que os resultados que eles obtiveron son os mesmos ca os que obtivo Mendel e a importancia do tratamento estatístico dos datos obtidos. É dicir, que nun proceso de herdanza dominante o cruzamento de dous individuos de raza pura para un carácter produce unha descendencia homoxénea, onde o 100 % dos individuos son iguais e híbridos (primeira lei), e que do cruzamento de dous destes híbridos se obtén unha descendencia onde estatisticamente o 75 % manifesta o fenotipo dominante e o 25 % o recesivo (segunda lei).

A formulación de partida realízase en forma de preguntas de investigación que recollen os obxectivos específicos desexados, e que van servirnos como pautas de investigación ás que debemos ir dando resposta ao longo da experiencia:

1. Como podemos comprobar experimentalmente se se cumpren as leis de Mendel?

• Con iso preténdese que o alumnado sexa capaz de resolver problemas sinxelos relacionados coas leis da herdanza, constatando o uso de estratexias e de procedementos da metodoloxía científica na súa resolución e que se utilicen de forma comprensiva os protocolos experimentais e respecten as normas de seguridade.

2. Coincide a nosa experiencia cos resultados obtidos por Mendel?

• Neste sentido, vai ser necesario que sexan capaces de elaborar argumentacións e explicacións sobre feitos, observacións e resultados experimentais, empregando modelos científicos axeitados e de comunicar as súas conclusións.

3. Se non é así, a que se debe? Equivocámonos? Ou foi Mendel?

• Con ela preténdese favorecer a discusión argumentada, volvendo analizar e revisar as variables que interveñen, formular de novo hipóteses e interpretar os resultados para, finalmente, chegar ao recoñecemento e análise das achegas de Mendel e das súas leis da herdanza, destacando a extracción de conclusións a partir do tratamento estatístico dos datos.

4. Axúdanos este tipo de experiencias a comprender mellor o contido científico e o traballo dos científicos?

• Espérase que ao finalizar a proposta o alumnado sexa capaz de diferenciar conceptos básicos da xenética, e de resolver exercicios sinxelos calculando porcentaxes xenotípicas e fenotípicas dos descendentes, recoñecendo nestes o seu carácter aleatorio, e a valoración das achegas de Mendel no contexto do pensamento científico da época e no campo concreto da xenética.

Pauta de investigación 1

Previamente entrégaselles a todos os participantes o cómic para a súa lectura e o profesor preséntalles brevemente a investigación que van levar a cabo.A experiencia iníciase coa chegada á aula das dúas gaiolas coas dúas parellas de ratiños, todos eles de cor de pelaxe enteira (sen manchas) e de ollos negros (figura 2).

Figura 2. Aspecto dos ratos que se utilizaron para a experiencia

Deseguido o profesor infórmaos de que o seu traballo se vai centrar en coñecer como lles transmiten os ratiños ambos os dous carácteres aos seus descendentes, e que para iso deben seguir unhas pautas de traballo que van desde coidar os animais ata observalos de forma minuciosa para comprobar os seus cambios, pesalos, fotografalos etc. A continuación indícalles que deben facerse cargo desde este momento dos animais para os seus coidados diarios e a adecuación destes no laboratorio, o seu novo fogar (figura 3). Inmediatamente, e case de forma espontánea, organízanse en pequenos grupos (3 ou 4) e repártense as tarefas relacionadas coa limpeza, co rexistro de datos biométricos e tamén se acorda a organización de visitas nos recreos dos alumnos doutros cursos da ESO ao laboratorio para que coñezan a experiencia que están a levar a cabo os seus compañeiros e observen os ratiños. A partir deste momento dáse por iniciada a experiencia.

Figura 3. Grupo de alumnos organizándose arredor das gaiolas utilizadas na experiencia

Pauta de investigación 2

Ao tratarse dun proxecto con orientación de indagación, o profesor aproveita xa estes primeiros contactos para estimular nos estudantes a observación, e que comecen a rexistrar as características fenotípicas observables dos roedores, centrando a atención nos caracteres que se van estudar: a presenza de pelaxe con cor "enteira" ou "rota" (con manchas), e a cor dos ollos: negros ou vermellos.

A partir desas observacións, de novo intervén o profesor para suxerirlles que traten de formular as súas propias hipóteses sobre as características que presentará a descendencia das parellas A e B. Para iso deberán informarse a través de diferentes fontes (libro de texto, revistas e webs especializadas...) sobre a forma de transmisión dos caracteres que lles permita construír unha hipótese argumentada. Das hipóteses suxeridas destaca a que propón a maioría:

• Os ratos obtidos terán ollos negros e pelaxe enteira, argumentando, segundo as súas investigacións, que no perfil xenético da especie o carácter "ollos negros" domina sobre o carácter "ollos vermellos", mentres que respecto da pelaxe o carácter "enteiro" domina sobre o "roto".

Ao mesmo tempo, e para poder intercambiar información sobre a marcha da experiencia cos outros centros, o profesor proponlles que cada grupo colabore na elaboración dun blog no que poden ir publicando de forma regular a información que vaian obtendo e, se o consideran oportuno, as inquietudes que lles vaian xurdindo. Acordaron entre eles que a periodicidade fose semanal. Tamén lle suxeriu a algún grupo realizar pequenos vídeos que logo foron publicándose en Youtube e Vímeo, e mesmo se dispuxo unha emisión de vídeo en streaming en tempo real, que permitía visitar virtualmente unha das gaiolas, mesmo durante as fins de semana e vacacións.

Pauta de investigación 3

Unha vez que os ratos tiveron descendencia e se coñeceu a cor dos ollos e as características da pelaxe (táboa 1), púidose poñer a proba a hipótese que os diferentes grupos suxeriran.

Táboa 1. Combinacións fenotípicas e frecuencias observadas na descendencia das dúas parellas de ratos do IES A Sardiñeira

Á vista dos resultados obtidos, os estudantes puideron deducir que a hipótese maioritaria proposta por eles non se cumpría, xa que aparecían outros fenotipos (figura 4), ademais dos esperados, e que estes tampouco respondían a ningún valor obtido nas leis de Mendel.

Figura 4. Aspecto da descendencia dunha das parellas estudadas

Pauta de investigación 4

Neste momento o papel orientador do profesor foi fundamental, para suxerir que é frecuente que nas camadas, que adoitan constar de 6 a 12 individuos, non estean presentes nin todas as combinacións fenotípicas posibles nin as súas proporcións, o que sorprende a un bo número de estudantes. Por iso se fixo  necesario insistir en que:

• Para que se produza unha axeitada correlación entre os resultados observados e os esperados, e poder confirmar ou non unha hipótese, requírese un número de datos maior do proporcionado polas dúas parellas de ratos no período de duración da experiencia, que se sitúa entre un e dous meses.

Esta razón xustifica a nova intervención do profesor suxerindo a necesidade de incorporar os datos provenientes dos outros centros educativos que estaban a desenvolver a experiencia ao mesmo tempo, os cales ían proporcionar unha maior significación estatística e seguramente permitirían comprobar a aparición doutras combinacións de fenotipos esperadas na F1 para os dous carácteres estudados e as súas proporcións.

De feito, se nos atésemos soamente aos datos da experiencia levada a cabo no noso centro (táboa 1), os fenotipos correspondentes aos machos de pelaxe enteira e rota de ollos vermellos, e as femias de pelaxe rota e ollos vermellos pasarían desapercibidos, non obstante, manifestáronse noutros centros (táboa 2).

Táboa 2. Combinacións fenotípicas e frecuencias observadas no IES A Sardiñeira fronte ao total acumulado nos 21 centros educativos nos que se levou a cabo a experiencia

Así os participantes puideron comprobar que, ao unir os seus datos cos obtidos polos demais centros, a hipótese maioritaria proposta por eles seguía sendo falsa, pero que o resultado final coincidía cos resultados de Mendel, en concreto coa segunda lei de Mendel, o que significaba que os proxenitores, é  dicir, os ratos dos que se partira na experiencia, eran híbridos e non razas puras como supuxeron ao formular a súa hipótese.

Deste modo comprobaron por eles mesmos a importancia do número de mostras á hora de planificar unha investigación e que os resultados son máis significativos canto maior é o número de parellas de ratos que participan na experiencia, xa que desta forma se van manifestar todos os fenotipos posibles coas súas potenciais combinacións.

Pauta de investigación 5

Finalmente e como forma de avaliar a proposta, todos os participantes responderon unha enquisa formulada para saber en que medida realizaran unha aprendizaxe significativa e coñecer cal era o seu grao de satisfacción. Entre as cuestións formuladas había tres para determinar se eran capaces de reproducir o protocolo de traballo, outras dúas estaban formuladas para comprobar se eran capaces de utilizar de forma correcta os contidos de xenética traballados na proposta, e as demais estaban referidas ao grao de satisfacción, organización do traballo, traballo en equipo e tamén sobre o manexo das TIC.

Os resultados mostraron que as máximas puntuacións recaeron sobre o grao de satisfacción, e sorprendeu comprobar que todos os enquisados eran capaces aínda de reproducir as pautas de traballo, xustificando cada unha delas.Tamén moitos deles mobilizaron de forma bastante áxil os contidos que se solicitaban nas cuestións formuladas.

Avaliación da experiencia

a) Respecto dos obxectivos específicos

Tal e como se mostra na pauta de investigación 4, a experiencia levada a cabo axudoulles a comprender aos estudantes como se produce a herdanza de determinados caracteres e a conseguir argumentos para xustificar que as leis da herdanza se cumpren tamén en especies con pouca descendencia (como a nosa especie), pero que para iso non abonda co estudo de pequenas mostras (irmáns, primos...), senón que é necesario formular investigacións máis amplas, que recollan a información de poboacións etc.

b) Valoración da experiencia e propostas de mellora

Estes resultados, analizados coa cautela que corresponde, móstrannos que a proposta non só conseguiu motivar un alumnado moi diverso nunha temática complexa, senón que ademais conseguiu alcanzar un nivel de coñecemento no tema inesperadamente alto, co cal a experiencia se está a manter na actualidade. En canto á suxestión para mellorala (pregunta realizada aos alumnos), a resposta unánime foi que se prolongase para coñecer os fenotipos da xeración seguinte.

Esta boa acollida indúcenos a utilizar e traballar con máis frecuencia a metodoloxía investigadora e en xeral a indagación na etapa obrigatoria e propoñer que as editoriais aumenten este tipo de propostas ao elaborar os libros de texto, xa que é o material didáctico máis utilizado polo profesorado de educación secundaria.

Finalmente, hai que subliñar que estes resultados reafirman os consensos da comunidade educativa e dos investigadores en didáctica da ciencias sobre a necesidade de buscar prácticas educativas motivadores que favorezan a formación dos alumnos para que, ao finalizar a etapa obrigatoria, sexan capaces de decidir sobre os temas de orixe científica que lles afecten como cidadáns.