Gamificación en biología: escenas del crimen para el aprendizaje significativo

 

Marco teórico:

Actualmente, una gran proporción de los estudiantes muestra un escaso interés por el ámbito científico, así como un nivel insuficiente de competencias relacionadas con las ciencias. Se sugiere que el tipo de docencia que se lleva a cabo en éste ámbito, no difiere de la escucha pasiva por parte de los alumnos, así como la memorística o los ejercicios sobre papel; cuando, en realidad, debería centrarse en fomentar la curiosidad natural del alumnado a través de actividades experienciales (Bonde, 2014).

Por este motivo, uno de los desafíos pedagógicos al que nos enfrentamos los docentes es poder crear contenidos y tareas de calidad  que sean significativos para nuestros alumnos, y que vayan más allá de los procesos cognitivos de adquisición de conocimientos (Quinlan, 2018).

Aunando ambas consideraciones destacamos tres investigaciones, que se basan en el uso y desarrollo de simulaciones de escenas del crimen para promocionar la aplicación práctica de contenidos relacionados con la biología (desde anatomía o fisiología humana hasta biología molecular).

En relación al proceso de aprendizaje, Quinlan  (2018) sugiere que el dominio de la aplicación de los contenidos, que viene inmediatamente después del conocimiento y la comprensión, significa tomar principios, teorías o ideas y aplicarlos a nuevos problemas.

De este modo, la aplicación de los conceptos teóricos en un caso práctico simulado favorecerá  la interrelación de los contenidos, que nos aleja de la simple introducción teórica que se suele realizar en clase.

En este sentido, este tipo de gamificación es de gran utilidad para fomentar comprensión de la materia, maximizando la experiencia práctica de los estudiantes y mejorando su predisposición hacia la ciencia. Asimismo, se destaca que el uso de investigaciones de este tipo, promociona que los estudiantes desarrollen su pensamiento crítico e interioricen el  método científico.  (Arwood, 2004; Quinlan, 2015)

Materiales:

Debido al auge y popularidad de las series televisivas relacionadas con la investigación forense, las compañías de materiales educativos han desarrollado diversos kits y materiales que pueden ser empleados en este propósito. Acorde a los estudios de Arwood (2004),  los materiales necesarios para ser utilizados con alrededor de 30 alumnos tienen en total un coste inferior a 100$.

Desarrollo:

En cuanto al desarrollo de la actividad, a los alumnos se les presentará un escenario con una contextualización: ayudar a un detective a encontrar evidencias para resolver un caso de criminalística. Se les puede dotar de cierta información relacionada con contenidos previamente explicados en clase teórica, como, por ejemplo, un listado de sospechosos con datos biológicos (muestras de pelo, huellas dactilares, fenotipo, etc.) que interpretar, declaraciones de testigos e incluso vídeos de cámaras de seguridad.  En el proceso, los alumnos no sólo contarán con éstos datos, sino que podrán inferir otros a través del análisis de muestras (como, por ejemplo, el grupo sanguíneo). O del mismo modo,  comunicarse con el supuesto detective vía email si consideran que pueden necesitar cierta información útil que no les haya sido proporcionada. 

En primer lugar, a través de la realización de preguntas, deberán distinguir datos fiables de hipótesis e interpretaciones, para poder establecer sus propias inferencias. Esto promocionará el desarrollo del pensamiento inferencial en nuestros alumnos.

A continuación deberán usar o desarrollar patrones para analizar las evidencias que hayan destacado, pudiendo así hacer comparaciones entre lo que han inferido y las evidencias en sí mismas. En este sentido Quinlan (2018) destaca que los científicos usan relaciones causales para determinar patrones en la naturaleza y, a veces, usan patrones para deducir relaciones de causa y efecto.

A través de este proceso, les será necesario revisar ciertos conceptos biológicos (anatomía, fisiología, genética, técnicas de laboratorio…), ofreciéndoles la oportunidad de comprenderlos en profundidad.

De acuerdo con Arwood (2004), se requiere de una sesión previa donde se explican los protocolos necesarios para llevar a cabo las técnicas a emplear. Asimismo, previamente a la entrada en el laboratorio para el procesado de muestras, se podría analizar la fisionomía de los sospechosos de acuerdo con los testimonios previstos, las imágenes de la cámara de seguridad, e incluir ciertos datos que les ayuden en la detección del culpable. En cuanto al procesamiento de las muestras se destacan las siguientes técnicas:

Figura I: Análisis de muestras de pelo (Arwood, 2004)

• Análisis de muestras de pelo: comparación entre muestras de distintas especies al microscopio. Visualización de la cutícula y comparativa en su estructura interna (médula, pigmentos, etc).

• Análisis sanguíneos:

• Fenolftaleína: prueba forense preliminar que evidencia la presencia de sangre. Se dota a los alumnos de 3 muestras supuestamente de sangre y han de identificar, mediante el indicador que se torna rosado, cuál es la muestra correcta.
• Grupo sanguíneo: empleando las muestras sanguíneas de los sospechosos. El análisis se realiza con las tarjetas para identificación del Complejo Antígeno-Anticuerpo.

Figura II: Análisis de huellas dactilares (Arwood, 2004)

• Huellas dactilares: clasificación de huellas dactilares de acuerdo con los patrones estandarizados (arcos, bucles y espirales) y cálculo de la clasificación primaria de huellas dactilares, que convierte el patrón en una cifra, ayudando en su análisis cuantitativo.

•  Análisis de DNA: acorde a la experiencia de Arwood (2004), se debería realizar una extracción de DNA de muestras de saliva y a continuación, amplificarlo mediante PCR. El producto sería sujeto a una electroforesis, comparando los resultados de distintas muestras. En cualquier caso, para realizar la comparativa entre las bandas, podría realizarse la extracción de DNA y a continuación simular el procedimiento y dotar a los alumnos directamente de los patrones de bandas, ya que, creemos difícil que un laboratorio corriente de instituto esté dotado de tales materiales.

Figura III: Electroforesis de DNA (Arwood, 2004)

 Conclusión

Con todo ello, para concluir, destacamos que, acorde a Bonde et al. (2014) una simulación de laboratorio gamificada puede aumentar significativamente los resultados de aprendizaje y los niveles de motivación de nuestros alumnos, sobre todo cuando se compara y/o combina con la enseñanza tradicional. En este sentido, se recoge que serán necesarias más investigaciones para poder evaluar si la eficacia constatada en estos artículos es una tendencia extrapolable a otros casos.

Mads T Bonde, Guido Makransky, Jakob Wandall, Mette V Larsen, Mikkel Morsing, Hanne Jarmer & Morten O A Sommer (2014) Improving biotech education through gamified laboratory simulations. volume 32 NUMBER 7 NATURE BIOTECHNOLOGY

Quinlan Catherine l.  (2018) Use of crime scene investigations in anatomy and physiology: potential for going beyond knowing in ngss dimensions. The american biology teacher, vol. 80, no 3, pages. 221–226

Arwood Laura, (2004) Teaching Cell Biology to Nonscience Majors Through Forensics, or How to Design a Killer Course. Cell Biology Education Vol. 3, 131–138