Prácticas de investigación guiadas para el aprendizaje de la Biomedicina

La Prepa Tec Campus Morelia, a través del curso Introducción a la Biomedicina, permite que las y los estudiantes interesados en seguir una carrera relacionada con el área de la salud, puedan tener la oportunidad de conocer más de cerca esta área de conocimiento. La Biomedicina es una rama de la ciencia que estudia los procesos biológicos y médicos para comprender el funcionamiento del cuerpo humano, convergiendo la bioquímica, la genética y la biología celular y molecular (Arias, 2024). En voz de las y los estudiantes que han tomado este curso y cuyo perfil en su mayoría buscan cursar la carrera de medicina u otra relacionada con el área de salud, consideran que es una materia pesada debido a que se aborda mucha teoría y material que deben memorizar, los exámenes tienen un alto grado de dificultad, además de que, dudan si lo que están aprendiendo verdaderamente lo pondrán en práctica durante su carrera profesional.

Para ello, realizamos un cambio en el método de enseñanza de la materia que consiste en la incorporación de procesos de indagación para el aprendizaje de la ciencia y la implementación de prácticas donde el estudiantado emplee el conocimiento teórico junto con destrezas y actitudes científicas, siempre con el seguimiento y dirección del docente. Con este fin, se llevó a cabo un estudio para determinar si la implementación de las actividades prácticas de investigación guiadas mejoraría la motivación y el rendimiento académico del estudiantado en el curso, en comparación con una clase normal de lecturas y actividades de libros.

El aprendizaje invertido en las prácticas de investigación guiadas

La dinámica del aprendizaje invertido en las prácticas de investigación guiadas consistió en que, una vez que las y los estudiantes habían revisado el tema teórico en casa y en el aula, pasaron al laboratorio y otros espacios de trabajo a realizar las prácticas de investigación. La tarea era resolver diferentes retos de manera colaborativa. El papel del docente fue solo el de guiarlos con el fin de darles autonomía y protagonicen así su propio aprendizaje, en un entorno seguro que les diera la oportunidad de probarse incluso de equivocarse. El aprendizaje invertido en clase promueve que los estudiantes sean responsables de su propio aprendizaje y se involucren en la adquisición de habilidades cognitivas a través de actividades desafiantes y genuinamente interesantes como las prácticas de investigación guiadas que comparto en este artículo.

Involucrar al estudiantado en actividades de investigación mejora sus habilidades para formular preguntas, diseñar procedimientos y llegar a conclusiones haciendo suyo el proceso de aprendizaje y sintiéndose motivados por ver su aprendizaje más relacionado con su vida diaria y con la carrera que les gustaría seguir (Varadarajan, 2022). De acuerdo con Barral et al. (2018) los enfoques de aprendizaje activo, práctico y basado en la investigación tienen un impacto positivo en el aprendizaje y la participación estudiantil.

Prácticas de investigación guiadas para el aprendizaje de la Biomedicina

Las actividades elegidas para este estudio fueron seleccionadas con base en los temas de la clase en diferentes páginas y repositorios. Por ejemplo, yourgenome.org, gtac.edu.au, hematology.org, scienceinschool.org, HHMIBiointeractive, thinkib.net/biology, PDB-101, web.mit.edu. /educación/, Cornell Institute for Biology Teachers Cerebriti, Forensic Science y PocketLab. Las prácticas de investigación que realizaron las y los estudiantes fueron las siguientes:

Actividades para el aprendizaje de la Biomedicina seleccionadas para este estudio

1. Rasgos Genéticos Hereditarios: La fortuna de la familia Thomson: ¿quién recibe la herencia? Es un juego en el que los estudiantes tienen pistas suficientes para hacer el pedigrí de una familia (significa el árbol genealógico) que describe la herencia genética de la familia para así encontrar al heredero según sus rasgos genéticos hereditarios y descubrir así quién recibiría la fortuna familiar.
2. Edición Genética: Actividad CRISPR-Cas9: Las y los estudiantes exploran cómo funciona la molécula de ARN CRISPR-Cas9, también conocida como tijeras genéticas. Es un complejo que usan los científicos para editar el ADN de cualquier organismo. La actividad consiste en construir un modelo de papel de este sistema para poder manipularlo y ver el funcionamiento de este complejo de edición de ADN.
3. Procesos Bioquímicos: “Amo el helado, pero él no me ama a mí”. En esta actividad se exploran los procesos bioquímicos de la intolerancia a la lactosa, la reacción de la enzima lactasa y detección de lactosa y glucosa en productos lácteos, especialmente en los helados.
4. Virología: Juego de cartas virus. El objetivo del juego es conseguir aislar un cuerpo sano y erradicar un virus antes de que infecte otros cuerpos a través de un juego de barajas con virus, vacunas, medicamentos y sistemas biológicos.
5. Estructura Viral: Tarjeta de Presentación Viral. Mediante el uso de realidad aumentada con la aplicación móvil HALO AR los estudiantes explican cómo es un virus, la estructura tridimensional y las diferentes partes que lo integran.
6. Antígenos Proteínas Virales: Realización de Pruebas COVID-19 con Antígenos. Se trata de que realicen pruebas de diagnóstico rápido con antígenos usando muestras obtenidas de frotis de secreciones nasales.
7. Criminología Clínica: Laboratorio de Criminología. En esta actividad se realiza un análisis de la evidencia recolectada en el campo de la escena del crimen, a través de pruebas de ADN, pruebas de drogas, pruebas de balística y pruebas dactilares.
8. Herencia Genética: Sweet Baby. Estudio de caso de herencia autosómica recesiva. Es una actividad donde se analiza el pedigrí de un bebe con la información que describe una característica o trastorno en el individuo. Posteriormente, se procede a realizar un diagnóstico y posible tratamiento.
9. Mutaciones y Oncogénesis: Actividad de mutación del Gen Kras (oncogén homólogo al virus Kirsten de sarcoma de rata). Kras es uno de los oncogenes que se encuentra frecuentemente mutado en varios tumores, incluyendo el cáncer de pulmón, colorrectal o de páncreas. En esta actividad se utilizan datos genómicos reales del Cancer Genome Project para investigar las mutaciones comunes en el gen KRAS asociadas con la oncogénesis. Los estudiantes deben encontrar las seis mutaciones dentro de la secuencia de la proteína.
10. Hemostasia: Coagulación sanguínea al rescate y tipos de sangre. Consiste en una simulación de sangre utilizando agua colorante y gelificantes para investigar la coagulación y cómo la interrupción de esta puede causar trastornos sanguíneos, como la hemofilia. Realizaron pruebas de tipo de sangre y factor RH. Cada estudiante tomó su propia muestra y realizó las pruebas para verificar su tipo sanguíneo.
11. Pruebas de Glucosa en Sangre, Diabetes: Equilibrio del azúcar en sangre. Es una actividad para medir los niveles de azúcar en la sangre y estudiar los fenómenos de hiperglucemia e hipoglucemia. También para comprender las causas de la diabetes. Para ello, utilizaron un medidor de glucosa y cada estudiante usó una lanceta para tomar su muestra y analizarla.
12. Atención Médica de Emergencia: Actividad de casos en la sala de emergencias. Las y los estudiantes analizaron casos de diferentes pacientes que han sido ingresados en la sala de emergencia. Debían decidir cuáles serán los primeros pasos para estabilizar al paciente y después dar un diagnóstico preciso.
13. Neonatología: De la cabeza a los pies. Evaluación y cuidado del recién nacido. Es una simulación de una exploración clínica exhaustiva dentro de las primeras 24 horas de vida de un recién nacido en el cunero. Para ello, cada estudiante utilizó muñecos de bebés programables para hacer la actividad aún más real.

Estas actividades se desarrollaron todos los martes del semestre con una duración de dos horas. Algunas se realizaron en el aula y otras en el laboratorio. Todos los estudiantes participaron activamente, además tenían que presentar sus hallazgos y responder algunas preguntas reflexivas (imagen 1).

Resultados

Para conocer los resultados del estudio se compararon las calificaciones de ambos grupos. En el grupo control, la calificación promedio fue de 89.26 y, en el grupo de innovación que realizó las prácticas de investigación, la calificación promedio final fue de 95.89. Es una diferencia mayor a 6 puntos (ver tabla 1).

Al finalizar el semestre se formularon encuestas a ambos grupos utilizando una escala de Likert en la que 1, significa totalmente en desacuerdo y 10, totalmente de acuerdo, al primer estambre. El docente utiliza recursos, actividades y técnicas innovadoras que facilitaron y enriquecieron mi aprendizaje. El resultado del grupo control fue de 9.65 en comparación con el grupo de innovación que tuvo un resultado de 9.95 (Ver tabla 2).

Para el segundo estambre: Las actividades realizadas durante el curso me dieron la oportunidad de aplicar lo aprendido y aprender aún más. El resultado del grupo control fue de 8.95 y 9.7 para el grupo de innovación (Ver tabla 3).

Y para el tercer estambre: Las actividades me motivaron a desarrollar habilidades formativas y disciplinarias. Los resultados para el grupo de control fueron 8,89 y para el grupo de innovación 9,53.

Los resultados de ambos grupos, control e innovación se compararon en un gráfico para ver de forma visual cómo los resultados del grupo innovador fueron superiores a los del grupo control (Ver Figura 8).

En la clase de Introducción a la Biología Molecular, donde se implementaron las actividades prácticas de investigación guiadas, participaron 21 estudiantes entre las edades de 16 y 18 años (Ver figura 1).

Las y los estudiantes que tomaron esta clase están interesados ​​en perseguir una carrera de salud. De los 21 estudiantes, 16 de los cuales desean estudiar medicina, y el resto están interesados en el estudio de odontología, biología, biotecnología, psicología y dermatología (ver imagen 4).

Para este estudio, fue importante conocer por qué los estudiantes estaban matriculados en este curso tópico de salud y no en otro de los tópicos que se ofrecen, con el fin de conocer su motivación y sus expectativas (ver imagen 5).

Reflexión

En esta investigación podemos darnos cuenta de que las prácticas de investigación guiadas, junto con el enfoque de aprendizaje invertido, demostraron ser muy eficientes para el aprendizaje de la Biomedicina. En los resultados de este estudio encontramos que, el uso de ambas estrategias de enseñanza permitió al estudiantado poner en práctica lo aprendido, enriqueciendo su aprendizaje y haciéndolos responsables en todo el proceso. También, los estudiantes lograron mejorar su desempeño académico y aumentó su motivación al poner en práctica lo aprendido en el laboratorio, con estas actividades reforzaron sus conocimientos y aprendieron aún más.

Al término del semestre, fueron muy gratificantes los comentarios de los estudiantes, donde mencionan que les gustaron las prácticas de investigación guiadas porque fueron muy dinámicas, didácticas y divertidas. También, que a través de estas actividades pudieron experimentar de una manera más real lo que ya habían aprendido de manera teórica y de cómo les ayudaron a aprender y aplicar lo aprendido.

Deseo invitar a la comunidad docente de las áreas de ciencias biológicas y tópicos relacionados con la salud a explorar estos enfoques pedagógicos en sus clases y a compartir su experiencia a través del Observatorio del Instituto del Futuro de la Educación del Tec de Monterrey.

Acerca de la autora

Arlette Audiffred_Hinojosa (arlette.audiffred@tec.mx) nació en Uruapan Michoacán México. Obtuvo su licenciatura en Ciencias Químicas y un diplomado en Biotecnología en el Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de Monterrey ITESM. Se desempeñó como Estudiante de Rotación Ph.D. Alfonso Valencia, Grupo de Diseño de Proteínas del Centro Nacional de Biotecnología, Universidad Autónoma de Madrid, España. Se desempeñó como Coordinadora de Laboratorio de Biotecnología y Asistente Docente en el ITESM Tec de Monterrey y posteriormente como Asistente de Laboratorio en Guillermina (Gigi) Lozano, Ph.D., catedrático de Genética de la Universidad de Texas MD Anderson Centro de Cáncer. Publicación como coautor de la investigación La red p53-Mdm2 en la expansión de células progenitoras durante el desarrollo posnatal del ratón Journal of Pathology, 24 de septiembre de 2007. Obtuvo una Maestría en Educación y Maestría en Tecnología para la Educación con la tesis: Premio Insignia basada en Blockchain para incentivar la participación estudiantil. Actualmente se desempeña en PrepaTec Morelia como Docente.

Agradecimiento

Un agradecimiento especial a la Mtra. Cinthya Paola Fernández De la Peña por sus contribuciones a este estudio, así como también a la Lic. Martha Ysabel Echeverria Martínez por su apoyo en la elaboración de las prácticas de criminología. También, al Dr. Gustavo Luna Silva por su taller de diagnóstico de COVID y, a la Mtra.Georgina Gaytan Zuno por darme la oportunidad de implementar estas prácticas.

Referencias

 Arias López, B. (2024). Estrategias didácticas para la enseñanza de los ácidos nucleicos en biología molecular.

Akani, O. (2015). Enseñanza de laboratorio: implicaciones en los logros de los estudiantes en química en las escuelas secundarias del estado de Ebonyi en Nigeria. Revista de educación y práctica, 6(30), 206-213.

Barral, A. M., Ardi-Pastores, V. C. y Simmons, RE (2018). El aprendizaje de los estudiantes en un curso de introducción a la biología acelerado se mejora significativamente mediante un entorno de aprendizaje invertido. CBE—Educación en Ciencias de la Vida, 17(3), ar38.

Castillo, L. B. H. (2023). Estrategias para Fortalecer la Investigación Formativa a Través del Microlearning y Flipped Learning en un Instituto Pedagógico de la Región Junín (Master’s thesis, Pontificia Universidad Catolica del Peru (Peru)).

Crawford, BA (2014). De la indagación a las prácticas científicas en el aula de ciencias. En Manual de investigación sobre educación científica, volumen II. (págs. 529-556). Rutledge.

García-Carmona, A. (2020). De la educación científica basada en la investigación al enfoque basado en las prácticas científicas: un análisis crítico y sugerencias para la enseñanza de las ciencias. Enseñanza de las ciencias, 29(2), 443-463.

Ncala, LE (2020). Estudios de caso de instrucción basada en la investigación en aulas de ciencias biológicas de escuelas secundarias seleccionadas en Standerton.

Nelson, B., Wang, H. H. y Tucker, M. (2022). Percepciones y prácticas de los docentes sobre la enseñanza y el aprendizaje basados ​​en la investigación utilizando el plan de estudios

CASE. Revista de educación agrícola, 63(3), 117-134.

Onuegbu, EC (2023). Instrucción basada en laboratorio de investigación guiada y resultados de aprendizaje de química de estudiantes de secundaria superior en el estado de Rivers, Nigeria. Revista internacional de investigación académica avanzada, 9(7), 10-21.

Urdanivia Alarcón, D. A., Talavera-Mendoza, F., Rucano Paucar, F. H., Cayani Caceres, K. S., &

Machaca Viza, R. (mayo de 2023). Enseñanza y aprendizaje basados ​​en la ciencia y la investigación: una revisión sistemática. En Fronteras en la educación (Vol. 8, pág. 1170487). Fronteras Media SA.

Varadarajan, S. (2022). Aprendizaje basado en problemas en laboratorios de química de pregrado en la India (Tesis doctoral, Instituto Tata de Investigación Fundamental, Mumbai).

Wheeler, L. y Morkowchuk, L. (2020). Investigación guiada basada en proyectos (PBGI) en Introducción a la química. Aprendizaje activo en ciencias universitarias: el caso de la práctica basada en evidencia, 341-357.

Edición

Edición por Rubí Román (rubi.roman@tec.mx) – Editora de los artículos Edu bits y productora de los Webinars del Observatorio- «Aprendizajes que inspiran» – Observatorio del Instituto para el Futuro de la Educación del Tec de Monterrey.