Elaboración de actividades académicamente …...Anexo I: actividades basadas en investigación dirigida desarrolladas dentro del Proyecto de Innovación Docente “ Elaboración

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Vicerrectorado de Ordenación Académica, Innovación Docente y Profesorado Secretariado de Innovación Docente

MEMORIA DE PROYECTOS DE INNOVACIÓN DOCENTE

CONVOCATORIA CURSO 2008/2010

DATOS DEL/LA SOLICITANTE

Nombre Juan Alberto

Apellidos Marchal Ortega

D.N.I. 77323973C E-mail [email protected]

Centro Facultad de Ciencias

Experimentales

Teléfono 953 213361

Departamento Biología Experimental

Categoría Profesor Ayudante Doctor

DATOS DEL PROYECTO

Título Elaboración de actividades académicamente dirigidas (AAD) basadas en la

investigación dirigida para el proceso de enseñanza/aprendizaje en la

asignatura Biología del primer curso del Grado de Ciencias Ambientales

Línea de actuación Proyectos para asignaturas

Departamento/s implicados Biología Experimental

MEMORIA DEL PROYECTO

Justificación



La idea del presente proyecto surge motivada por el proceso de cambio en que se encuentra

inmersa la Universidad debido a la adaptación al Espacio Europeo de Educación Superior. Así, en

el curso académico 2009/2010 se puso en marcha en la Universidad de Jaén, entre otros, el Grado

en Ciencias Ambientales. Con la llegada de los nuevos Grados se inicia una reforma del modelo

tradicional de enseñanza/aprendizaje que implica un cambio profundo de mentalidad tanto por

parte del profesor como del alumno. Ahora, la educación se centra en el aprendizaje, que

capacitará al alumno para la adquisición de una serie de competencias determinadas. Este nuevo

marco docente conlleva la reducción de las clases presenciales y el aumento de las horas de trabajo

autónomo del alumno, por lo que es necesario desarrollar nuevas estrategias de

enseñanza/aprendizaje.

La asignatura de Biología es una de las ocho que componen el primer curso del Grado de

Ciencias Ambientales, y que conforman el módulo de materias básicas de la Titulación que serán

impartidas por primera vez durante este curso. La docencia de esta asignatura es responsabilidad de

varios profesores pertenecientes al Departamento de Biología Experimental. Los contenidos de la

misma tienen un marcado carácter interdisciplinar y están entroncados sobre la base común de la

Biología Experimental (detallados más adelante). La posición de Biología en el currículo como

asignatura con contenidos básicos en el primer curso del Grado es importante ya que supone el

primer acercamiento de los alumnos a la labor científica. De acuerdo con los nuevos modelos

didácticos de las Ciencias Experimentales, el proceso de enseñanza/aprendizaje es más efectivo si

se organiza y ejecuta en forma de “investigación dirigida”.

Debido a que se trata de una asignatura de nueva creación, para la cual hay que elaborar todos los

materiales docentes, consideramos este momento idóneo para ejecutar un proyecto de innovación

docente basado en la investigación dirigida. En este nuevo modelo de enseñanza/aprendizaje los

estudiantes adquieren una visión más real del trabajo científico como base de la generación de

conocimiento. Además, el aprendizaje de conceptos teóricos y las prácticas de laboratorio, que

también son parte imprescindible de la docencia de esta asignatura, aparecen como actividades

perfectamente necesarias e imbricadas bajo este modelo de aprendizaje. Siguiendo este modelo

pretendemos desarrollar conocimientos tanto conceptuales, procedimentales y actitudinales en el

alumnado a partir de la resolución de problemas abiertos basados en casos prácticos reales

mediante investigación dirigida.

Objetivos



Los objetivos desarrollados han sido:

Diseñar un modelo de enseñanza/aprendizaje de la Biología basado en la investigación

dirigida

Producir un conjunto de actividades, problemas y casos prácticos reales de aplicación a la

docencia de la Biología

Desarrollar este modelo durante los dos primeros años de implantación del grado en

Ciencias Ambientales (cursos 09/10 y 10/11)

Contenidos

El proyecto se ha centrado en el desarrollo de casos y problemas abiertos basados en la

investigación dirigida diseñados según los contenidos de la asignatura (recogidos en la

correspondiente guía docente), que se estructuran en ocho grandes bloques:

1. Organización de la vida.

2. Organización molecular de los seres vivos

3. Metabolismo celular.

4. ADN, genes y genomas.

5. Implicaciones biológicas de la mutación.

6. Evolución.

7. Organización celular.

8. Estructura y procesos vitales de las plantas y animales.

Descripción de la experiencia



A principios de curso los alumnos disponían del conjunto de AADs programadas. A continuación,

cada semana se han ido trabajando algunas de estas AADs tanto en sesiones presenciales

supervisadas como en sesiones no presenciales de trabajo autónomo. Durante las sesiones

presenciales se informaba a los alumnos de los aspectos básicos de cada AADs concretándolos con

los objetivos que se pretenden alcanzar mediante su realización y contextualizando los contenidos

dentro de nuestra asignatura. También se resolvieron todas las dudas relacionadas con la ejecución

de dicha actividad, ya que se trabajó con alumnos que cursan el primer curso del grado de Ciencias

Ambientales, lo que supone su primera aproximación al mundo universitario.

Los alumnos resolvieron las diferentes AADs planteadas a lo largo del curso y las mandaban a

los correspondientes profesores, que se encargan de su análisis y evaluación. Posteriormente, tanto

en sesiones presenciales como en sesiones virtuales se realizaron debates y discusiones colectivas

encaminadas a la resolución de algunas de las actividades planteadas. Nuestro proyecto, además,

también ha implicado un proceso de mejora basado en la experiencia docente y opinión del

alumnado. De este modo existía la posibilidad de que los alumnos propusieran nuevos casos de

AAD basados en investigación dirigida y que modificaran los ya analizados para optimizar su

potencial docente. La AAD número 6, Bionformática, es un ejemplo de una nueva actividad

docente planificada según la demanda del alumnado.

Metodología



Las AADs basadas en la investigación dirigida han sido elaboradas por los correspondientes

profesores a través de reuniones periódicas de puestas en común de este grupo de trabajo. Estas

actividades se diseñaron utilizando diversas fuentes, como artículos originales de investigación,

artículos de divulgación, casos reales, noticias de prensa, etc. y teniendo muy en cuenta la

experiencia extraída de otras asignaturas donde los profesores han llevado a cabo de modo

satisfactorio este tipo de actividad docente. La elaboración de las correspondientes AADs ha hecho

especial hincapié en la resolución de problemas abiertos. Esta es una característica esencial de las

situaciones científicas problemáticas, de hecho el científico normalmente trabaja con problemas o

cuestiones abiertas que debe acotar y simplificar. Además, todas estas actividades han procurando

despertar la curiosidad intelectual del alumnado.

Los recursos didácticos empleados en el desarrollo de las AADs propuestas han sido bastante

variados. Así, todas las AADS estaban disponibles a través de la Plataforma Virtual ILIAS de la

asignatura a principios de curso, junto con un conjunto de materiales (artículos científicos, webs de

referencia) para su correcta realización y ejecución. En las sesiones presenciales de realización y

resolución se ha utilizado recursos como la pizarra, presentaciones ppt, recursos web, chats, tanto

en aulas “clásicas” como en aulas de informática, según requiriera la AAD planteada.

Este método de enseñanza implicará que el alumno desarrolle habilidades de interpretación de

información, reflexión, elaboración de hipótesis, análisis de resultados y discusión. De este modo

los alumnos adquieren una imagen adecuada de la labor científica y, además, se trabajan de un

modo lógico las competencias 5 (“Capacidad de aplicar los conocimientos adquiridos a la

resolución de problemas según modelos previamente establecidos”) y 6 (“Capacidad de presentar,

tanto en forma escrita como oral, material y argumentación científica a una audiencia no

especializada, así como para evaluar, interpretar y sintetizar datos e información biológica”)

planteadas en esta asignatura.

Resultados obtenidos (los materiales o documentos que se hayan producido en la experiencia pueden

presentarse en forma de anexo)



En el anexo I puede encontrarse todas las AADs que se han realizado así como un breve

comentario sobre los objetivos docentes que se perseguían y la respuesta del alumnado. Las AADs

basadas en investigación dirigida se han introducido en sesiones presenciales y virtuales donde se

informó a los alumnos de los aspectos básicos de cada AADs concretándolos con los objetivos que

se pretenden alcanzar mediante su realización y contextualizando los contenidos dentro de nuestra

asignatura. También se resolvieron algunas dudas relacionadas con la ejecución de dicha actividad.

Hay que resaltar que al tratarse de alumnos que cursan el primer curso del grado de Ciencias

Ambientales, lo que supone su primera aproximación al mundo universitario, costó al principio

que entendieran la actividad y que era “lo que tenían que hacer”, según sus propias palabras.

También se les tutorizó sobre como encontrar la información necesaria para poder desarrollarlas

correctamente (biblioteca, bases de datos, revistas especializadas o incluso prensa). Los alumnos

resolvieron las actividades y mandaron sus resultados a los profesores vía telemática, para su

evaluación. Finalmente se realizó una puesta en común colectiva en sesiones presenciales donde se

resolvieron dichas actividades. La actitud de los alumnos, tras un primer rechazo por

desconocimiento, ha sido bastante positiva, y según sus propias palabras, les ha servido para

entender mejor muchos de los conceptos teóricos de la asignatura explicados durante el curso.

Proyección y utilidad de la experiencia

Este proyecto puede resultar de gran utilidad para analizar y evaluar el impacto de un modelo de

enseñanza/aprendizaje basado en investigación dirigida sobre estudiantes que inician su andadura

Universitaria según el nuevo modelo de EEES. Los resultados del mismo pueden ayudar a mejorar

la docencia Universitaria de otras asignaturas con contenido experimental. Está previsto que

próximamente los resultados se presenten en forma de comunicaciones y ponencias a Congresos de

Innovación Docente Universitaria.

Evaluación y Autoevaluación

La evaluación del proyecto se ha llevado a cabo:

1) a través de los informes y los resultados de encuestas propias que hemos hecho a los alumnos

que han cursado la asignatura.

2) resultados de las encuestas de evaluación de la calidad docente del profesorado realizados

anualmente por la Universidad de Jaén.

En relación con la evaluación dentro de la asignatura, el correcto desarrollo por parte de los

alumnos de las AADs planteadas se considerará parte fundamental de su evaluación.

Otras consideraciones

Gastos generados en el segundo año

Fungibles 400 euros



Inventariables

Viajes/Actividades

Otros

Justificación

DATOS DE LOS MIEMBROS DEL GRUPO

Nombre Juan Alberto

Apellidos Marchal Ortega

D.N.I. 77323973C E-mail [email protected]

Centro Facultad Ciencias Experimentales Teléfono 953213361


Categoría Profesor Ayudante Doctor Firma

(Añadir tantas tablas como participantes en el Proyecto)


Nombre Francisco Jose

Apellidos Esteban Ruiz

D.N.I. 26001134W E-mail [email protected]



Categoría Profesor Titular

Universidad

Firma




Nombre Juan Bautista

Apellidos Barroso Albarracín

D.N.I. 24182415P E-mail [email protected]



Categoría Profesor Titular

Universidad

Firma


Nombre Raquel

Apellidos Valderrama Rodríguez

D.N.I. 26032381S E-mail [email protected]

Centro Facultad Ciencias Experimentales Teléfono 953 212768


Categoría Profesor Contratado

Doctor

Firma

VºBº de Coordinador/a

Fdo.:

Jaén, a 27 de Agosto de 2011

EXCMO. VICERRECTOR DE ORDENACIÓN ACADÉMICA, INNOVACIÓN DOCENTE Y FORMACIÓN DEL

PROFESORADO DE LA UNIVERSIDAD DE JAÉN

1

Anexo I: actividades basadas en investigación dirigida desarrolladas dentro del

Proyecto de Innovación Docente “Elaboración de actividades académicamente

dirigidas (AAD) basadas en la investigación dirigida para el proceso de

enseñanza/aprendizaje en la asignatura Biología del primer curso del Grado de

Ciencias Ambientales”

AAD1 Biología (Grado CC ambientales): Las características de la vida

Se creó un foro en el que se discutió y se llevó a cabo una puesta en común sobre las

características que diferencian a los seres vivos de la materia inanimada. Como punto de

partida se utilizó la metáfora “La llama de la vida” como una interesante analogía.

El profesor inició el foro con el siguiente planteamiento:

“En la literatura no científica se utiliza a menudo la frase "la llama de la vida". Desde

un punto de vista científico, esta analogía no es tan descabellada como podría parecer,

puesto que a una llama se le pueden atribuir muchas de las características de los seres

vivos. Indicad en este foro aquellas características que pensáis que son propias de la

materia viva y discutiremos si estos criterios son aplicables también a la materia

inanimada.”

Los estudiantes participaron de modo entusiasta comentando lo que, para ellos, son las

características propias de la vida. El profesor fue centrándolos e indicando puntos de

análisis y de búsqueda de información para llegar a las conclusiones finales, lo cual

consiguieron en muy poco tiempo (5 días), sin apenas esfuerzo y con un elevado grado

de crítica y reflexión.

AAD2 Biología (Grado CC Ambientales): El origen de la vida

Se creó un foro en el que se discutió y se llevó a cabo una puesta en común sobre las

diferentes teoría o hipótesis que los estudiantes conociesen sobre el origen de la vida en

nuestro planeta.

El profesor inició el foro con el siguiente planteamiento:

“Hace 4000 millones de años…

La vida se generó en nuestro planeta hace unos 4000 millones de años en un ambiente

abiótico. Como consecuencia de su extrema antigüedad, la reconstrucción de estos

sucesos por parte de los científicos implica muchos desafíos. Pero ¿cómo se originó la

vida?”

2

Este foro creó una gran expectación. Los estudiantes también participaron de modo

entusiasta planteando diferentes hipótesis que iban encontrando mediante búsquedas en

la web. Algunos planteamientos no dejaron de ser algo “exóticos” o poco científicos, lo

cual sirvió al profesor para discutir sobre “ciencia, pseudociencia y el método

científico”. A las conclusiones finales, también se llegó en muy poco tiempo (5 días), de

un modo relajado, pero muy crítico y reflexivo.

AAD3 Biología (Grado CC ambientales): Función de los genes

Eres un investigador experto en el genoma de la mosca Drosophila. Recientemente se ha

conseguido la secuenciación completa del genoma de esta especie, que ha determinado

el número de genes, aproximadamente 16.000. Tu interés científico se encuentra

enfocado en comprender como actúan los genes y determinan el destino celular. En

concreto hay cinco tipos celulares que quieres analizar en individuos adultos de esta

especie: neurona, célula germinal, hepatocito, linfocito B y célula madre adulta.

a) Piensa razonadamente un experimento sencillo que te permita saber los genes que

están funcionando específicamente en cada uno de esos tejidos.

b) Tras ese experimento descubres que unos 500 genes funcionan en todos los tipos

celulares, y que más de 4000 no lo hacen en ninguno. Explica estos resultados. Pon

algún ejemplo de genes del primer grupo (funcionan en todos los tipos celulares) y

genes del segundo grupo (no funcionan en ningún tipo celular)

Esta actividad propició que los alumnos averiguaran por si mismos los conceptos de

función y expresión génica, claves para entender la biología molecular y celular.

AAD4 Biología (Grado CC ambientales): Telómeros.

El premio Nobel de Medicina del año 2009 ha sido concedido a tres investigadores:

Carol Greider, Elizabeth Blackburn y Jack Szostak, por sus trabajos sobre la estructura

3

y el funcionamiento de los telómeros. Los telómeros son las regiones terminales de los

cromosomas y están compuestos por multitud de repeticiones (100-1000) de una

secuencia de seis nucleótidos conservada en la mayoría de especies (TTAGGG en

vertebrados). Los telómeros son sintetizados por una enzima, la telomerasa, y su síntesis

supone una solución al problema de la replicación de los extremos del ADN lineal.

Explica cual es ese problema y como lo soluciona la telomerasa.

Los telómeros se encargan de proteger los extremos de los cromosomas (impiden la

fusión de unos con otros). Pero su función no parece ser solo esa. Así, mutaciones en la

telomerasa están asociadas con el síndrome de Werner, caracterizado por un

envejecimiento prematuro. Por otro lado alteraciones en esta enzima también se

encuentran correlacionadas con el desarrollo de tumores. Otro dato interesante proviene

de la medida de la longitud de los telómeros en diferentes poblaciones humanas,

llegándose a proponer que la mayor longevidad que presentan los franceses es debida a

la mayor longitud de sus telómeros, comparados con otros países europeos. Propón una

teoría que explique satisfactoriamente el conjunto de todas estas observaciones.

Esta actividad suscitó una gran curiosidad entre el alumnado al tratarse de un tema de

gran repercusión social por la concesión del Premio Nobel de Medicina a investigadores

que han trabajado en la biología de los telómeros. Mediante esta actividad además los

alumnos aprendieron a relacionar diferentes observaciones, a priori no conectadas, y

elaborar una teoría común que las incluya a todas.

AAD5: Mutaciones

Un investigador amigo tuyo está tratando de caracterizar la función de un gen en el

ratón que contiene 10 exones. Para ello está introduciendo mediante mutagénesis

dirigida mutaciones en la secuencia de ADN del gen y en su región reguladora y a

continuación trata de averiguar que consecuencias tiene esa mutación a través del

análisis del tamaño del ARN mensajero, de la proteína y análisis de la funcionalidad de

la misma. Ayuda a tu amigo a determinar que tipo de mutación ha ocurrido en cada caso

4

y que consecuencias ha tenido sobre la expresión del gen. Los resultados de los

experimentos son los siguientes.

+

-

tam

año

Proteina funcional

ARNm Proteina

NORMAL

+

- ta

mañ

o

Proteina no funcional

ARNm Proteina

MUTACION 1

+

-

tam

año


Proteina ARNm

MUTACION 2

+

-

tam

año

Proteina funcional

ARNm Proteina

NORMAL

5

+

-

tam

año

Proteina funcional

ARNm Proteina

NORMAL

+

-

tam

año

Proteina funcional

ARNm Proteina

NORMAL

+

-

tam

año


Proteina ARNm

MUTACION 4

+

-

tam

año

Proteina funcional

ARNm Proteina

NORMAL

+

-

tam

año


Proteina ARNm

MUTACION 5

+

-

tam

año

Proteina ARNm

MUTACION 3

Proteina funcional

6

Esta actividad ha permitido correlacionar la base molecular de la mutación con los

cambios que las mismas producen sobre las células u organismos. Esta correlación es de

vital importancia para poder evaluar el potencial mutagénico de diferentes sustancias

que pueden encontrarse en el medio ambiente.

+

-

tam

año

Proteina funcional

ARNm Proteina

NORMAL

+

-

tam

año


Proteina ARNm

MUTACION 6

+

-

tam

año

Proteina funcional

ARNm Proteina

NORMAL

+

-

tam

año

Proteina funcional

Proteina ARNm

MUTACION 7

7

AAD6: Bioinformática

Gran parte de la investigación biológica actual recae en el uso de herramientas

informáticas que permiten extraer información sobre procesos biológicos a partir de una

compleja red de datos. El manejo básico de algunos de estos programas y bases de

datos, la mayoría públicos y disponibles “on-line”, es de gran importancia para la

correcta formación científica del alumno. Esta actividad ha estado centrada en los

análisis de genómica estructural y funcional. Los alumnos recibieron una lección

introductoria acerca de los programas (Bioedit, Blast, Clustal, Genescan, etc.) y bases

de datos (NCBI, EBI, ENSEMBL, USCS, PUBMED) de uso más común. A

continuación, cada uno de ellos tiene que buscar toda la información biológica relevante

de un determinado gen o secuencia de ADN.

AAD7: Estrés oxidativo y medio ambiente

El estrés oxidativo es un estado de la célula en la cual se encuentra alterada la

homeostasis óxido-reducción intracelular, es decir el balance entre pro oxidantes y

antioxidantes, el tipo de radicales libres que pueden alterar el estado redox celular, y

como por su toxicidad pueden dañar lípidos, proteínas e incluso el ADN. El objetivo era

que los alumnos investigasen los factores que originan el proceso de estrés oxidativo y

daño celular en células de organismos vegetales y que afectan de forma notable a la

estabilidad del medio ambiente, como la alta intensidad luminosa, heridas, herbicidas,

envejecimiento, ozono, sequía, patógenos, exceso de calor o frío, metales pesados

(cadmio, mercurio,..), formación de nódulos en la raíz, etc… Esta actividad era de gran

interés para estos futuros profesionales ya que la contaminación medio ambiental es un

campo de trabajo muy importante en la actualidad dentro de la biología medio

ambiental.

De este modo se investigaron los sistemas de defensa antioxidante en vegetales y como

este tipo de organismos elimina el exceso de radicales libres en situaciones de estrés que

afectan al medio ambiente, como por ejemplo la aplicación de herbicidas, compuestos

triazólicos y otros tóxicos, así como la contaminación ambiental, la radiación UV, y la

8

salinización de los suelos. A partir de los resultados de estas actividades se llegaron a

unas conclusiones comunes, que son las siguientes:

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Elaboración de actividades académicamente …...Anexo I: actividades basadas en investigación dirigida desarrolladas dentro del Proyecto de Innovación Docente “ Elaboración