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13.2: Evolución y selección natural (preparación de materiales del instructor) - Biología


Materiales de laboratorio

Esta es la preparación para una sección de 24 estudiantes.

Parte 1: Fork'n'Beans

Los estudiantes harán esta parte en equipos de mesa.

MaterialesCantidadNotas
Frijoles negros1 tarroEn el mostrador lateral
frijoles pintos1 tarroEn el mostrador lateral
Frijoles (frijoles rojos)1 tarroEn el mostrador lateral
Frijoles blancos (frijoles blancos)1 tarroEn el mostrador lateral
Horquillas de plástico10En el mostrador lateral
Cucharas de plastico10En el mostrador lateral
Cuchillos de plastico10En el mostrador lateral
Pinzas10En el mostrador lateral
Vasos o tarrinas para recolectar frijoles25En el mostrador lateral
Cronómetros1 por mesaPuede que no sea necesario, ya que la mayoría de los estudiantes tienen teléfonos celulares que pueden usar.
Si fuera. .
Bandejas de comida1 por grupo
Varillas de metro1 por grupo
Estacas4 por grupo
Hilo1 pelota por grupo
Si adentro. .
Bandejas con vermiculita1 por mesa
Coladores de latas de caféCon pantalla en la parte inferior

Impacto de un módulo de evolución breve en el conflicto percibido por los estudiantes entre religión y evolución

M. Elizabeth Barnes, James Elser, Sara E. Brownell Impacto de un módulo de evolución breve en el conflicto percibido por los estudiantes entre religión y evolución. El profesor de biología estadounidense 1 de febrero de 2017 79 (2): 104-111. doi: https://doi.org/10.1525/abt.2017.79.2.104

La evolución ha sido históricamente un tema en biología que está plagado de controversias, y a menudo se asume un conflicto entre la religión y la evolución. Si los estudiantes perciben que la evolución está en conflicto con sus creencias religiosas, puede tener ramificaciones negativas para su aprendizaje de la evolución y actitudes hacia la ciencia. Sin embargo, se ha argumentado que la religión y la evolución son compatibles. Un instructor puede incorporar una discusión sobre esta compatibilidad en su enseñanza, pero aún se desconoce el impacto de esto en las percepciones de compatibilidad de los estudiantes. En este estudio, describimos un módulo de dos semanas sobre la evolución con un debate integrado sobre la compatibilidad entre la religión y la evolución. Encuestamos a estudiantes de introducción a la biología antes y después de este módulo de evolución sobre si pensaban que la evolución y la religión podrían ser compatibles. Descubrimos que el módulo de evolución redujo el número de estudiantes que percibieron un conflicto entre la evolución y la religión en un 50 por ciento. Inesperadamente, el conflicto percibido entre la religión y la evolución se redujo tanto para los estudiantes religiosos como para los no religiosos. Estos resultados indican que la forma en que los profesores presentan un módulo sobre evolución puede tener un impacto en las percepciones de los estudiantes sobre la compatibilidad entre religión y evolución.


Los pinzones de Darwin y el estudio de David Lack

En 1835, antes del famoso estudio de David Lack sobre los pinzones de Darwin, Charles Darwin se detuvo en las Islas Galápagos mientras inspeccionaba la costa de América del Sur. Estas islas están a unas 500 millas de América del Sur, justo debajo del ecuador, y están compuestas por 10 islas principales (Darwin, 1897). Darwin sugirió que estas islas se formaron a partir de la actividad volcánica y nunca estuvieron unidas al continente. También comentó cómo la vida silvestre en las Islas Galápagos era morfológicamente similar a la del continente, pero el hábitat era muy diferente. Además, descubrió que los pinzones parecían muy similares en forma de pico, estructura corporal y color, pero tenían una amplia gama de tamaños de pico. Desafortunadamente, debido a las restricciones de tiempo, Darwin no pudo recopilar una cantidad completa de datos o muestras. En recuerdo del trabajo fundamental de Darwin, los pinzones de las Islas Galápagos se conocen como "pinzones de Darwin" (Lack, 1947).

Lack (1947) y otros viajaron a las Islas Galápagos en 1938 para estudiar las características de los pinzones e inferir hipótesis sobre la distribución de los pinzones entre las islas y las posibles fuerzas de selección. Durante el estudio de Lack, se capturaron las aves y se registraron la longitud y profundidad del pico, la dieta y la ubicación. Estas medidas se tomaron de aves en varias islas diferentes en algunas islas, hasta 200 fueron capturadas, creando un tamaño de muestra muy grande. Por lo tanto, aunque uno no puede estar absolutamente seguro de sus patrones de distribución, con la cantidad de datos tomados, se hicieron inferencias confiables.

Con respecto a la profundidad del pico, Lack hizo tres observaciones clave: (1) hay variación dentro de especies similares que ocupan la misma área, (2) hay variación entre poblaciones alopátricas de la misma especie, y (3) hay similitud entre poblaciones alopátricas de especies diferentes. En particular, Lack (1947) observó estos patrones en tres especies de pinzones, Geospiza fuliginosa (pinzón de tierra pequeño), G. fortis (pinzón de tierra mediano), y G. magnirostris (pinzón de tierra grande). En la isla Daphne, G. fortis está presente sin G. fuliginosa, y viceversa en la isla Crossman pero G. magnirostris no está presente en ninguna de esas islas. Las tres especies están presentes en la isla James.

Además, Lack (1947) planteó la hipótesis de que “todas las principales diferencias entre las especies pueden considerarse adaptaciones a las diferencias en la dieta” (p. 72). Lack reconoció que las especies con el mismo nicho no podían coexistir, principio que luego se denominó “principio de exclusión competitiva” (Hardin, 1960). Por lo tanto, concluyó además que cuando una especie emigró por primera vez a una isla donde otra especie usaba el mismo recurso alimenticio, las dos especies crearon gradualmente una “subdivisión del suministro de alimentos y los hábitats, y luego ... una mayor restricción en la ecología y especialización en la estructura de cada forma ”(Lack, 1947, p. 148). Para estas conclusiones, los rasgos principales en los que Lack se centró fueron las medidas de los picos, porque el tamaño del pico limita los tipos de alimentos que pueden comer (Snodgrass, 1902). Aunque anteriormente se habían observado diferencias en los rasgos entre las mismas tres especies, esta fue la primera vez que la causa de la variación entre estas especies se explicó como una competencia interespecífica que ocurrió en el pasado como resultado de tener un nicho similar (es decir, comer alimentos similares). alimentos). El trabajo de Lack (y el de muchos otros) ha sido posteriormente apoyado por experimentos naturales (por ejemplo, Grant & amp Grant, 2006).

Tener diferencias morfológicas entre poblaciones simpátricas de especies similares pero que se superponen en características cuando las especies similares son alopátricas se denomina "desplazamiento de carácter". Además, los biólogos infieren que el desplazamiento del carácter probablemente se deba a la competencia interespecífica que ocurrió en el pasado. Esta hipótesis ahora se conoce como "fantasma del pasado de la competencia". Aunque Lack (1947) no usó estos términos específicamente, proporcionó una gran cantidad de evidencia durante sus estudios de observación de campo sobre los pinzones de Darwin. Consulte Pfennig y Pfennig (2010) para una revisión del desplazamiento de personajes.


1. INTRODUCCIÓN

1.1 Marco y desafío para los instructores

En respuesta al COVID-19, en la primavera de 2020, muchos de nosotros rápidamente llevamos nuestros cursos presenciales a un formato en línea. Esta fue la pedagogía del pánico y aprovechamos al máximo una situación de emergencia. De cara al futuro, ahora tenemos la oportunidad de reflexionar y pensar críticamente sobre cómo desarrollar y entregar mejor contenido evolutivo y ecológico en línea. En este artículo desafiamos a los instructores a aprovechar la oportunidad creada por la pandemia COVID-19 para repensar la forma en que enseñan. Aprovechemos la situación para aumentar el uso de prácticas activas e inclusivas en nuestras aulas (en línea). Alentamos a los instructores a ser conscientes del cómo y por qué del diseño de sus cursos y a adoptar prácticas de enseñanza activas e inclusivas.

La enseñanza en línea ofrece oportunidades para aumentar la equidad, la inclusión y la eficacia de la enseñanza en general, pero los cursos deben diseñarse intencionalmente con este resultado en mente. Los focos de nuestro manuscrito son el aprendizaje activo y la enseñanza inclusiva en un entorno de aprendizaje en línea. El aprendizaje activo a menudo se promociona como una forma de maximizar la efectividad del curso, mejorar el aprendizaje de los estudiantes, ayudar a los estudiantes a sentirse más conectados con su aprendizaje, sus compañeros y su campus, y aumentar la retención, la persistencia y el éxito de los estudiantes. Sin embargo, para hacer esto, se deben implementar prácticas de aprendizaje activo efectivas de una manera reflexiva e inclusiva (Andrews et al., 2011 Michael, 2006). Es importante destacar que el aprendizaje activo no es sinónimo de enseñanza inclusiva. El aprendizaje activo no es necesariamente inclusivo y las prácticas de enseñanza inclusivas no son todas de naturaleza activa. Abogamos por que los instructores diseñen sus cursos en línea con un enfoque particular en la intersección entre el aprendizaje activo y la enseñanza inclusiva (Figura 1). Las aulas y los ejercicios de aprendizaje activo que adoptan la inclusión brindan un enfoque múltiple para crear un entorno de aprendizaje centrado en el estudiante que cumpla con los objetivos de Visión y cambio (AAAS, 2011, 2015, 2018).

Este manuscrito tiene como objetivo ayudar a los instructores a enmarcar y definir los conceptos de aprendizaje activo y enseñanza inclusiva en sus aulas. Así como el aprendizaje es un proceso iterativo para los estudiantes, la enseñanza es un proceso iterativo para los educadores. No esperaríamos que los estudiantes pudieran realizar perfectamente las técnicas de laboratorio con solo leer sobre los métodos y los antecedentes. Del mismo modo, no podemos esperar que los instructores dominen la enseñanza activa e inclusiva leyendo algunos artículos. La verdadera enseñanza inclusiva requerirá un aprendizaje continuo, esfuerzo, compromiso y crecimiento personal para enfrentar situaciones potencialmente incómodas y apoyo departamental e institucional. En este manuscrito, proporcionamos varias estrategias diferentes para diseñar aulas en línea más activas e inclusivas. Cambiar la forma en que enseñamos puede ser difícil y abrumador, por lo que alentamos a los lectores a comenzar poco a poco y comprometerse a hacer uno o dos cambios cada semestre. No es posible, ni se recomienda, realizar todos los cambios al mismo tiempo. Esperamos que este manuscrito ayude a los instructores a progresar en su viaje de enseñanza activa e inclusiva. En la Sección 1, proporcionamos una descripción general del aprendizaje activo y los métodos de enseñanza inclusivos en la Sección 2, discutimos los desafíos y soluciones del aprendizaje activo y en línea y en la Sección 3, proporcionamos detalles para tres estrategias explícitas de enseñanza en línea activas e inclusivas para su uso en ecología y cursos de biología evolutiva. Nuestros objetivos de aprendizaje para el manuscrito son los siguientes. Después de leer este documento, los lectores sabrán, tendrán o podrán:

  1. Comparar y contrastar el aprendizaje activo y la enseñanza inclusiva. Sepa que estos términos no son intercambiables y explique la importancia de cada uno.
  2. Definir y brindar ejemplos para la implementación de la enseñanza inclusiva.
  3. Dé ejemplos de formas de integrar prácticas de enseñanza inclusivas en el aprendizaje activo en línea.
  4. Enumere algunos desafíos y soluciones comunes asociados con el aprendizaje activo.
  5. Discuta las preocupaciones de equidad asociadas con la enseñanza en línea.
  6. Aprecie las dificultades de cambiar la forma en que enseñamos y reconozca que las piezas pequeñas se pueden adoptar con el tiempo, los cambios no tienen por qué suceder todos a la vez.
  7. Diseñar un plan de acción concreto para incorporar el aprendizaje activo y las prácticas de enseñanza inclusivas en al menos un aspecto de su programa de estudios de ecología o biología evolutiva.

1.2 Una nueva forma de conocer

Hace casi 40 años, el biólogo John Moore pidió a los científicos de la educación superior que fueran mejores educadores, es decir, que enseñaran la ciencia como una forma de conocimiento, centrada en los procesos de hacer ciencia y no en la memorización de hechos (Moore, 1984). El llamado inicial de Moore estimuló nuevas directivas e iniciativas para la educación en biología y para la enseñanza de las ciencias en general. En 2011, la Asociación Estadounidense para el Avance de la Ciencia (AAAS) publicó la primera edición de Visión y cambio en la educación de pregrado en biología: un llamado a la acción. La AAAS destacó la necesidad de un aprendizaje centrado en el alumno, la enseñanza del proceso de la ciencia y la integración de la ciencia con la sociedad (AAAS, 2011). Visión y cambio también pidió ampliar la participación y hacer que la ciencia sea más inclusiva. Estos documentos se han actualizado con el tiempo (AAAS, 2015, 2018) pero el mensaje general sigue siendo el mismo: la educación en biología debe ser más inclusiva, involucrar a los estudiantes como practicantes y enfatizar los aspectos interdisciplinarios de la biología.

En el mismo tema, aunque John Moore pidió la enseñanza de la ciencia como una forma de conocer, Bell Hooks pidió una forma diferente de conocer. Abogó por una pedagogía comprometida y por el uso de la educación como práctica de la libertad (Hooks, 1994). Este tipo de enseñanza incluye las voces y experiencias vividas de todos los estudiantes en el aula y exige el cuestionamiento de ideas y formas tradicionales de conocimiento (Hooks, 1994). Los educadores deben abrazar la diversidad cultural y deconstruir los prejuicios académicos que defienden el racismo, el sexismo, el imperialismo y la supremacía blanca (Hooks, 1994). Los instructores también deben construir comunidades de enseñanza donde los estudiantes sean participantes activos, los educadores adopten la mente y el cuerpo y rechacen el “sistema bancario de educación” a favor de la participación activa (Hooks, 1994).

Una forma en que los educadores comenzaron a responder a estos llamados a la acción es mediante el uso de prácticas de aprendizaje activo que involucren a los estudiantes en el proceso de aprendizaje. Aprendizaje activo requiere la participación de los estudiantes en su propia educación y les permite tomar la iniciativa para comprender y aplicar el material. El aprendizaje activo a menudo se centra en los niveles más altos de la taxonomía de Bloom, un marco común para comprender los resultados educativos (Anderson et al., 2001 Bloom, 1956). El aprendizaje activo desafía a los estudiantes a desarrollar un dominio más profundo del conocimiento curricular mediante la aplicación de conceptos, el análisis de datos y la creación de síntesis o conocimientos novedosos. Los métodos de aprendizaje activo son muy eficaces. Como lo demuestra un metaanálisis de 225 estudios, las prácticas de aprendizaje activo mejoran el aprendizaje de los estudiantes y reducen la tasa de reprobación en los cursos de pregrado en ciencias, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM) (Freeman et al., 2014). Además, los enfoques de aprendizaje activo, acompañados de cambios importantes en la estructura del curso, mejoran el rendimiento en los cursos de evolución (Frasier & Roderick, 2011) y se pueden utilizar con éxito en ecología (Burrow, 2018) y en cursos que tienen como objetivo integrar conceptos ecológicos y evolutivos a lo largo de la plan de estudios de biología (White et al., 2013).

Además de los beneficios educativos generales asociados con las prácticas de aprendizaje activo, el uso de estas estrategias en el aula es especialmente beneficioso para los estudiantes de grupos tradicionalmente subrepresentados en STEM. La Asociación de Colegios y Universidades Estadounidenses (AAC & U) pidió un aumento en la equidad y la disponibilidad de prácticas educativas de alto impacto para todos los estudiantes, pero especialmente para los estudiantes desatendidos, ya que este grupo demográfico muestra las mayores ganancias en calificaciones y persistencia cuando se expone a altas calificaciones. impacto, aprendizaje activo (Kuh, 2008). De manera similar, el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales y el Grupo de Trabajo Conjunto del Instituto Médico Howard Hughes para mejorar la persistencia en STEM hicieron recomendaciones basadas en evidencia y abogaron por incorporar el aprendizaje activo en las escuelas para beneficiar a los estudiantes desatendidos (Estrada et al., 2016). Por ejemplo, cuando se utilizaron prácticas de aprendizaje activo (en este caso, cinco cambios importantes en el plan de estudios del curso) en un curso de introducción a la biología evolutiva y la biodiversidad, los estudiantes afroamericanos, latinos, isleños del Pacífico y nativos americanos mostraron mayores ganancias en la evaluación del aprendizaje y el curso. calificaciones al final del semestre en comparación con los resultados en el mismo curso utilizando la enseñanza tradicional de conferencias (Ballen et al., 2017). En ese estudio, las ganancias fueron específicas para los estudiantes de los grupos minoritarios antes mencionados. Los logros en los resultados de aprendizaje y las calificaciones no difirieron entre los métodos de enseñanza para los estudiantes de grupos no minoritarios; sin embargo, para todos los estudiantes, la autoeficacia fue mayor en el curso que usa el aprendizaje activo (Ballen, et al., 2017). En un estudio separado, la adición de prácticas estructuradas de aprendizaje activo (es decir, clases sin conferencias con clickers diarios, actividades prácticas y pruebas preliminares) a grandes (& gt300 estudiantes) cursos introductorios de biología aumentó el rendimiento de todos los estudiantes y pudo reducir el brecha de rendimiento entre estudiantes de entornos desfavorecidos (definidos aquí principalmente por estudiantes de primera generación y de bajos ingresos) y aquellos de entornos no desfavorecidos (Haak et al., 2011). Por último, un metaanálisis reciente encontró que las prácticas de aprendizaje activo pueden reducir la brecha de rendimiento entre los estudiantes de grupos minoritarios (basados ​​en raza, etnia o ingresos) y los de grupos no minoritarios en un 33% (Theobald et al., 2020).

El aprendizaje activo a menudo se ha promocionado como una forma de aumentar el rendimiento de los estudiantes y la inclusión en el aula, y claramente el uso de estas prácticas puede ser efectivo (Ballen, 2020). Sin embargo, el aprendizaje activo no siempre es beneficioso para ayudar a los estudiantes a aprender conceptos evolutivos (Andrews et al., 2011) y esto probablemente se deba a la forma en que los instructores incorporan el aprendizaje activo en sus cursos (Michael, 2006). Por ejemplo, Andrews y sus colegas encuestaron una muestra aleatoria de cursos de introducción a la biología impartidos por 33 instructores diferentes en todo el país para determinar si el aprendizaje activo aumentaba la comprensión de los estudiantes sobre la selección natural (Andrews et al., 2011). Los autores encontraron que no era así. Atribuyeron este resultado a algunos escenarios posibles centrados en la implementación del aprendizaje activo y la formación y el conocimiento de los instructores. Los estudios anteriores que muestran la efectividad del aprendizaje activo se realizaron con instructores que tenían experiencia en investigación en educación científica. Por lo tanto, estos instructores entendieron mejor los matices del aprendizaje activo y pudieron diseñar cursos efectivos e implementar actividades de maneras más significativas. Esto no es sorprendente dada la falta de atención al aprendizaje de cómo enseñar en la capacitación disciplinaria STEM (Winberg et al., 2019). Desafortunadamente, parece que uno no puede simplemente usar clickers o discusiones periódicas en clase y esperar mayores ganancias en el aprendizaje de los estudiantes. Esta es una conclusión decepcionante, ya que todos nos esforzamos por ser excelentes educadores y es atractivo tener herramientas listas para usar para aumentar el rendimiento. Sin embargo, esto no significa que no debamos intentar incorporar asignaciones de aprendizaje activo más significativas en el aula, ni significa que solo los expertos en educación científica pueden utilizar el aprendizaje activo de manera eficaz. Lo que sí significa es que todos debemos ser más intencionales sobre cómo diseñamos e implementamos las actividades del aula. Además, tomarse el tiempo para implementar bien algunas estrategias es mejor que intentar implementar muchas estrategias a la vez.

El rápido cambio al aprendizaje en línea y el cambio radical de la enseñanza tradicional del día a día en la primavera de 2020 nos brindó a todos la oportunidad única de hacer una pausa y volver a calibrar nuestra enseñanza.Es importante destacar que brindó la oportunidad de pensar críticamente sobre el diseño de cursos. Para muchos de nosotros, ahora nos enfrentamos al desafío de reelaborar completamente nuestros cursos para la entrega en línea. Enseñanza científica Las prácticas sugieren que la planificación del curso debe comenzar a partir de los resultados del aprendizaje (Handelsman et al., 2007). Es decir, los instructores primero determinan lo que los estudiantes deben saber y poder hacer al final del curso, y luego, el marco del curso y las asignaciones se diseñan para alcanzar esos resultados. Este enfoque, denominado diseño al revés, puede facilitar la creación de tareas significativas de aprendizaje activo. Los instructores pueden aumentar aún más la eficacia de la impartición al proporcionar objetivos de aprendizaje claros para cada actividad, conferencia y / o unidad (Handelsman et al., 2007). Estos objetivos explícitos, directos y mensurables se escriben típicamente utilizando verbos correspondientes a diferentes áreas de la taxonomía de Bloom (Crowe et al., 2008). Sin embargo, para incorporar realmente la inclusión en estas prácticas de aprendizaje activo, desafiamos a los instructores a considerar el diseño de cursos más allá del contenido disciplinario específico mediante la incorporación de múltiples estrategias de enseñanza inclusivas (ver Penner, 2018).

1.3 Incorporación de prácticas de enseñanza inclusivas

1.3.1 Enseñanza inclusiva a través del diseño universal para el aprendizaje

Un enfoque de la enseñanza inclusiva es la implementación de Diseño universal para el aprendizaje (UDL) que es un enfoque pedagógico que maximiza el aprendizaje de todos los estudiantes. UDL sugiere proporcionar múltiples puntos de acceso al material, múltiples modos de expresión para demostrar el aprendizaje y un énfasis en involucrar a los estudiantes para que los estudiantes estén motivados (Dell et al., 2015). Los objetivos de UDL son desarrollar aprendices expertos que sean (a) decididos y motivados, (b) ingeniosos y conocedores, y (c) estratégicos y dirigidos a objetivos (http://udlguidelines.cast.org/), que son admirables metas para cualquier salón de clases. Aunque el origen y el propósito de UDL es la accesibilidad para las personas con discapacidades, este enfoque pedagógico puede mejorar la experiencia de aprendizaje para todos. Es importante destacar que las adaptaciones individuales para los estudiantes no son el propósito de UDL, sino que el objetivo es diseñar un curso que sea accesible para todos, de modo que las adaptaciones sean innecesarias (Tobin y Behling, 2018).

Más allá de los aspectos técnicos de UDL como los subtítulos, las fuentes que son más fáciles para todos los lectores, las paletas de colores que tienen en cuenta el daltonismo y las estructuras de diapositivas simples y consistentes que son fáciles de seguir, UDL enfatiza que todos los estudiantes aprenden de manera diferente. Por lo tanto, para ser inclusivos y maximizar el aprendizaje para todos, los cursos deben capitalizar la variación de los estudiantes proporcionando múltiples enfoques para facilitar el aprendizaje. Para producir aprendices que tengan un “propósito y estén motivados”, UDL sugiere involucrar a todos los estudiantes ayudándolos a estar motivados para aprender sobre el tema. Una forma de lograr esto a través del aprendizaje activo es proporcionar varias fuentes primarias en lugar de una conferencia tradicional. De esta forma, los estudiantes pueden seleccionar el enfoque de un tema que les resulte más atractivo. La elección mejorará la motivación y tiene el beneficio adicional de permitir a los estudiantes evitar el material que perciben como amenazante y que podría distraer la atención de los objetivos de aprendizaje. Para producir estudiantes que sean "ingeniosos y conocedores", UDL sugiere usar una variedad de opciones de medios para que los estudiantes accedan a la información. Por ejemplo, en el ejemplo anterior, además de proporcionar varios textos principales, se podría incluir un podcast o una charla TED como opciones para cubrir el mismo tema. Finalmente, para desarrollar estudiantes que sean “estratégicos y dirigidos a objetivos”, UDL sugiere brindar opciones para que los estudiantes demuestren cómo aprenden a través de la acción y la expresión. Para hacer esto, se pueden proponer salidas variables para que los estudiantes demuestren lo que aprendieron. Por ejemplo, los estudiantes pueden optar por generar un resumen gráfico para un artículo que lean o construir un experimento de seguimiento en forma de una propuesta de investigación basada en un podcast o charla TED. Permitir que los estudiantes trabajen de forma independiente o en grupo es otra forma de ofrecer opciones a los estudiantes y mejorar el aprendizaje.

Independientemente de las actividades elegidas o las opciones de asignación proporcionadas, los instructores deben tener claras sus metas y expectativas. Es decir, deben usar estrategias de enseñanza transparentes proporcionando la tarea (lo que se les pide a los estudiantes que hagan), el propósito (por qué lo están haciendo) y los criterios (cómo serán calificados) para cada tarea o actividad (para más información, consulte, Proyecto Transparencia en el Aprendizaje y la Enseñanza: www.tilthighered.com). Este enfoque es fácil de incorporar a las tareas o actividades de la clase, se alinea con los objetivos de UDL, ayuda a eliminar los efectos de las “reglas no escritas” o el “plan de estudios oculto” que a menudo se presentan en la academia y promueve la inclusión. Todos los estudiantes se benefician de la presentación transparente de las tareas, pero las ganancias son más altas para los estudiantes de primera generación, los estudiantes de bajos ingresos y los estudiantes de grupos tradicionalmente subrepresentados en ciencias (Winkelmes et al., 2016). Prestar mucha atención al diseño del curso, los objetivos y las expectativas es particularmente importante en un curso en línea donde, tradicionalmente, los estudiantes tienen poca o ninguna orientación personal del instructor y necesitan navegar por la plataforma en línea de forma independiente (Darby & Lang, 2019 Garrison et al. , 1999).

1.3.2 Enseñanza inclusiva a través de una pedagogía culturalmente receptiva

Culturalmente receptivoo culturalmente competentepedagogía describe enfoques de enseñanza en los que las diferentes experiencias culturales de los estudiantes enriquecen el material del curso (Ladson-Billings, 1992, 1995). Tres pilares de esta pedagogía incluyen altas expectativas para todos los estudiantes, reconocimiento y apreciación de las diferentes experiencias culturales de los estudiantes (competencia cultural) y el desarrollo de "perspectivas críticas que desafían las inequidades que las escuelas (y otras instituciones) perpetúan" (justicia social Ladson-Billings , 1995). Como instructores, nuestro objetivo es encontrar a los estudiantes en su nivel de conocimiento y facilitar su aprendizaje para llevarlos a donde los necesitamos. Para darle un giro culturalmente receptivo a esta misma idea, los instructores también deben buscar una comprensión de las experiencias culturales vividas por los estudiantes para tener una idea de quiénes son y usar este conocimiento para proporcionar un currículo atractivo y relevante. Las aulas que adoptan la enseñanza culturalmente receptiva ofrecen un conducto a través del cual los estudiantes pueden apreciar su propia cultura, así como las culturas de los demás (Ladson-Billings, 2014). Cuando se reconocen y valoran diversas perspectivas, se promueve la comunicación abierta, el respeto mutuo y la inclusión. Un enfoque adicional en la enseñanza culturalmente receptiva dentro del aprendizaje activo es fundamental para crear un espacio seguro para los estudiantes donde se sientan valorados por el conocimiento y la experiencia vivida que aportan al aula.

No existe una forma correcta de crear un plan de estudios que responda a las culturas. Una revisión reciente de la literatura en el campo de la enseñanza culturalmente receptiva describe algunos principios útiles (Morrison et al., 2008). Muchos de estos principios apuntan a establecer un espacio de aprendizaje cooperativo y seguro para la construcción de relaciones entre los instructores y los estudiantes, así como entre los estudiantes. En lugar del modelo tradicional de "sabio en el escenario", los instructores que participan en la enseñanza culturalmente receptiva comparten el escenario con sus estudiantes, porque las fortalezas, las experiencias vividas y el conocimiento de los estudiantes se utilizan como puntos de partida para la instrucción. La implementación exitosa también involucra a los instructores que se toman el tiempo para establecer relaciones significativas con los estudiantes y se preocupan personalmente por el éxito de sus estudiantes.

La tarea de crear un entorno propicio para una pedagogía culturalmente receptiva puede parecer abrumadora al principio, especialmente si se imparten cursos de alta matrícula, pero existen pasos para construir un entorno de aprendizaje cooperativo. Primero, los profesores deben evaluar honestamente sus prejuicios (por ejemplo, https://implicit.harvard.edu/implicit/takeatest.html) y determinar cómo los prejuicios pueden afectar sus interacciones con los estudiantes. Tales sesgos pueden alienar involuntariamente a los estudiantes en el aula de maneras tales como la falta de diversos ejemplos / modelos curriculares o presunto lenguaje (Tanner y Allen, 2007). Se necesita una autorreflexión crítica por parte del instructor. Howard (2003) proporciona algunas preguntas clave que los instructores pueden usar como punto de partida para esta reflexión: (a) ¿Con qué frecuencia y qué tipos de interacciones tuve con personas de orígenes raciales diferentes al mío cuando era niño? (b) ¿Quiénes fueron las personas principales que ayudaron a dar forma a mi perspectiva de las personas de diferentes grupos raciales? ¿Cómo se formaron sus opiniones? (c) ¿Alguna vez he albergado pensamientos prejuiciosos hacia personas de diferentes orígenes raciales? (d) Si albergo pensamientos prejuiciosos, ¿qué efectos tienen esos pensamientos en los estudiantes que provienen de esos orígenes? y (e) ¿Creo perfiles negativos de personas que provienen de diferentes orígenes raciales? Aunque estas preguntas de autorreflexión se centran únicamente en la raza, es beneficioso para los instructores pensar en otras clasificaciones como género, religión, estado de capacidad, orientación sexual u otros ejes de minorización que pueden sustituirse aquí. Solo después de que se reconozcan los prejuicios, los instructores pueden comenzar a asumir el trabajo de crear un aula más inclusiva.

La pedagogía culturalmente receptiva ha sido un enfoque reciente de AAC & U a través de su Enseñanza para aumentar la diversidad y la equidad en STEM (TIDES), que buscaba ayudar a las instituciones a desarrollar estrategias de enseñanza que ayuden a los profesores de STEM a adoptar una pedagogía culturalmente sensible (Mack, 2019). Algunos principios nacidos de este esfuerzo que se implementaron en cursos presenciales (Hughes-Darden et al., 2019) pueden proporcionar un marco más descriptivo para trasladar la competencia cultural al ámbito de la enseñanza en línea. Estos principios son los siguientes: (a) Incorporar actividades físicas y prácticas en las prácticas de instrucción (b) Incorporar más discusiones dirigidas por los estudiantes y oportunidades de enseñanza en la clase (c) Tomar conciencia de los prejuicios y juicios personales que dan forma a las percepciones de los estudiantes y el ser dispuestos a cambiar estas percepciones (d) Tener prácticas de aprendizaje y enseñanza dirigidas por estudiantes que fomenten comunidades de aprendizaje empoderadas y (e) Utilizar las experiencias vividas de los estudiantes como contexto para el contenido y las actividades del curso. Los cinco de estos principios pueden aplicarse al entorno de aprendizaje en línea con quizás una pequeña modificación al principio uno. Estas prácticas de instrucción ahora se vuelven dirigidas por los estudiantes y facilitadas por el instructor utilizando una o más de las herramientas de aprendizaje activo descritas en este artículo.

Competencia cultural en ecología: un ejemplo

Un estudio de caso publicado recientemente (Miriti, 2019) revisó la literatura sobre el papel de la naturaleza en la ecología y las ciencias ambientales con un enfoque en delinear cualquier sesgo cultural. Este trabajo proporciona una discusión convincente sobre cómo la falta de diversidad en estos campos impacta las prioridades disciplinarias. Miriti postula que debido a que hay un bajo porcentaje de estudiantes y profesores de poblaciones minoritarias en ecología y ciencias ambientales, los puntos de vista comúnmente sostenidos sobre la naturaleza han sido dictados principalmente por aquellos en grupos mayoritarios (generalmente hombres blancos, de clase media o alta), que ha llevado a la exclusión de otras voces. Esta visión anglo-eurocentrista ha creado sesgos en cómo se percibe que los grupos subrepresentados valoran la naturaleza. Un error común, por ejemplo, es que quienes pertenecen a grupos minoritarios no valoran el medio ambiente. Sin embargo, el problema real radica en la visión o definición anglo-eurocentrista de cómo es o debería ser la valoración del medio ambiente (es decir, visitar un parque nacional) .Aquellos con diversas experiencias que se encuentran fuera de esta definición pueden ser caracterizados erróneamente. En esencia, esto margina aún más a aquellos que ya están subrepresentados en las ciencias ecológicas y ambientales y puede disminuir la retención. Miriti sugiere que al incorporar la competencia cultural y las técnicas de aprendizaje activo, los educadores y profesionales en el campo pueden aumentar la inclusión permitiendo que se escuchen diversas voces.

1.3.3 Enseñanza inclusiva a través de una pedagogía basada en el trauma

Desde la pandemia y el distanciamiento social hasta la brutalidad policial y las consiguientes protestas, los eventos de 2020 han expuesto a traumas incluso a los estudiantes más protegidos. Al igual que con otros problemas sociales, el nivel de trauma es mayor para los estudiantes de color y los que viven en la pobreza. Como instructores, debemos reconocer que la experiencia del trauma de cada estudiante será diferente y que los estudiantes llevarán su trauma al aula (para obtener más detalles, consulte McInerney & McKlindon, 2014 y el Centro de aprendizaje de la red nacional de estrés traumático infantil https: // learn.nctsn.org/). Por lo tanto, debemos diseñar nuestros cursos teniendo en cuenta el trauma de los estudiantes. La idea detrás enseñanza informada sobre el trauma es permitir el éxito del estudiante al interactuar con los estudiantes de tal manera que forje conexiones significativas, permitiendo que los estudiantes perciban que el instructor está disponible y dispuesto a ayudar en el manejo de las emociones traumáticas (Newhouse, 2020). Por ejemplo, muchas personas que experimentan un trauma encuentran comodidad en la estructura, y la enseñanza informada sobre el trauma sugiere la importancia de mantener un horario de rutina para los estudiantes expuestos al trauma (Pat-Horenczyk et al., 2006). Sin embargo, otros estudiantes pueden retirarse o encontrar dificultades para completar las tareas de rutina. Por lo tanto, un horario claro con adaptaciones escritas para el trabajo tarde es una forma de satisfacer ambas necesidades. Fomentar la conexión y la sensación de seguridad también es importante para la pedagogía informada sobre el trauma. Una narrativa compartida entre los estudiantes y el instructor puede ser útil para establecer esto. Por ejemplo, un instructor que reconoce a sus propios hijos durante una clase sincrónica puede mostrar a los estudiantes que sus instructores también están luchando para hacer frente y comprender las cargas que sus estudiantes pueden estar experimentando. Los instructores también pueden modelar la denominación de emociones compartiendo sus sentimientos honestos con la clase, por ejemplo, haciendo saber a los estudiantes que esta transición es un desafío para todos nosotros y que está bien sentirse enojado, triste y frustrado. Los instructores pueden modelar la resiliencia y construir una comunidad diciéndoles a los estudiantes que podemos superar esto juntos (Teaching Tolerance Staff, 2020). También puede ser importante permitir que los estudiantes vean nuestro yo auténtico en la pantalla, no todos los videos tienen que ser perfectos (Darby & Lang, 2019). Lograr este sentido de comunidad puede ser un desafío en un entorno en línea donde los estudiantes pueden sentirse aislados y solos. Por lo tanto, es importante tener alguna forma de comunicación personalizada, ya sea a través de videos creados por el instructor, sesiones en línea en vivo, correos electrónicos personalizados, publicaciones de discusión u otras actividades de la clase, durante el curso en línea.

1.3.4 Enseñanza inclusiva a través de la gestión de actitudes y expectativas

El marco de la mentalidad de crecimiento, es decir, la creencia de que la inteligencia se puede desarrollar y mejorar y que no es fija (teoría de la mentalidad), se ha relacionado con múltiples resultados, pero la mayoría del trabajo se centró en las ganancias y el rendimiento educativos. La literatura pedagógica sugiere que los instructores deben fomentar una mentalidad de crecimiento en los estudiantes (Dweck, 2015). Un metaanálisis reciente examinó si la mentalidad de crecimiento se asoció con un mayor rendimiento académico y si las intervenciones de mentalidad de crecimiento mejoraron el rendimiento (Sisk et al., 2018). Los autores encontraron asociaciones débiles pero significativas: los estudiantes con mentalidad de crecimiento mostraron un mayor rendimiento académico y las intervenciones para aumentar la mentalidad de crecimiento pueden tener éxito (Sisk et al., 2018). Las intervenciones beneficiaron a los estudiantes de hogares de nivel socioeconómico bajo y a los estudiantes en riesgo, pero no a los estudiantes de hogares de ingresos medios y altos (Sisk et al., 2018). El modo de intervención importaba. La intervención exitosa involucró lecturas fuera de clase sobre la mentalidad de crecimiento seguidas de la redacción de una reflexión; sin embargo, los resultados sobre el éxito de la intervención deben interpretarse con precaución ya que muchos sufrieron problemas metodológicos (Sisk et al., 2018). Otro estudio encontró que el compromiso de los estudiantes con el aprendizaje activo estaba influenciado por la mentalidad de crecimiento y la confianza en el instructor, pero solo esta última estaba relacionada con el desempeño en el curso (Cavanagh et al., 2018). Estos resultados resaltan la importancia de la interacción alumno-instructor y son particularmente relevantes para llevar el aprendizaje activo en línea. Los instructores pueden aumentar la confianza de los estudiantes al ser transparentes en el propósito y las metas (ver la Sección 1.3.1), mostrarles a los estudiantes los beneficios del aprendizaje activo basados ​​en la evidencia, ser coherentes y claros en la alineación entre las actividades y evaluaciones, y alentar la mentalidad de crecimiento (Cavanagh et al. , 2018).

La mentalidad del instructor, no solo la de los estudiantes, es importante para el éxito de los estudiantes. Por ejemplo, un gran estudio (& gt15,000 estudiantes, 150 profesores) encontró que los estudiantes inscritos en cursos STEM impartidos por instructores con una mentalidad fija obtuvieron calificaciones más bajas que los impartidos por instructores con una mentalidad de crecimiento (Canning et al., 2019). Este efecto fue especialmente pronunciado para los estudiantes negros, latinos y nativos americanos en comparación con los estudiantes blancos o asiáticos (Canning et al., 2019), lo que respalda las ideas de amenaza estereotipada. La amenaza de estereotipo es un fenómeno psicológico que ocurre cuando los estereotipos negativos sobre el grupo de un individuo minorizado se destacan y esta comprensión aumenta la duda y la ansiedad y disminuye el desempeño (Steele, 1997 Steele & Aronson, 1995). La investigación experimental ha demostrado que la inducción de amenazas estereotipadas amplía las brechas de rendimiento (Steele, 1997 Steele & Aronson, 1995). Los instructores pueden comunicar su mentalidad fija u otros prejuicios implícitos sobre un grupo de muchas formas verbales y no verbales, proporcionando así a los estudiantes micro-mensajes no intencionales sobre quién “pertenece” en STEM y quién no (Morrell y Parker, 2013). Los estudiantes minoritarios se ven afectados de manera desproporcionada por la mentalidad del instructor a nivel de pregrado (Canning et al., 2019) y la creencia a nivel de campo en la capacidad cruda o innata se asocia con una representación insuficiente de mujeres y académicos negros a nivel de facultad en todos los campos de STEM, incluida la biología evolutiva. (Leslie et al., 2015). Por lo tanto, la forma en que los profesores piensan sobre las habilidades de aprendizaje de los estudiantes y la forma en que se comunican con los estudiantes es importante.

Estos comportamientos y pensamientos también impulsan el efecto pigmalión (es decir, las expectativas de los maestros predicen el desempeño del estudiante) y probablemente tengan efectos de largo alcance, ya que la participación y las calificaciones en los cursos básicos de STEM sirven como puerta de entrada para quienes pueden tener éxito y persistir en STEM.Por ejemplo, los estudiantes de grupos subrepresentados (afroamericanos, latinos, nativos americanos, nativos de Hawái o de las islas del Pacífico), aquellos que tienen un estatus de bajos ingresos, son mujeres o estudiantes universitarios de primera generación tienen menos probabilidades de persistir en STEM ( química) que sus pares comparables (hombres blancos, asiáticos, internacionales de altos ingresos de generación continua) si obtienen una C- o menos, pero más como persistir si obtienen una C o más (Harris et al., 2020). Por lo tanto, tener un instructor que crea que todos los estudiantes pueden tener éxito y alienta a todos los estudiantes a maximizar su potencial podría ser fundamental para reducir los logros bien documentados y las brechas de persistencia en STEM. Las acciones que los instructores individuales pueden tomar para aumentar la inclusión incluyen las siguientes: (a) atender las brechas en el privilegio y la pertenencia (b) reconocer y reducir el sesgo implícito y (c) mitigar activamente la amenaza del estereotipo (Killpack & Melón, 2016). Para obtener más detalles sobre cómo lograr y realizar activamente estos pasos, consulte Killpack y Melón (2016). Transmitir apoyo y aliento en un curso en línea puede ser un desafío, ya que hay poca o ninguna interacción personal entre el alumno y el instructor. Por lo tanto, al igual que con la pedagogía informada sobre el trauma, es importante tener alguna forma de comunicación personalizada incorporada en el curso en línea.

Una actividad que puede aumentar la participación y fomentar un sentido de comunidad en línea es el uso de foros de discusión. Los estudiantes pueden crear contenido y comentar el contenido creado por otros. El panel de discusión también es un gran lugar para fomentar la interacción entre el instructor y el alumno. Las siguientes preguntas no son específicas del contenido de ecología y evolución y podrían usarse en una variedad de cursos. Este tipo de preguntas pueden aumentar la sensación de seguridad, conexión y pueden fomentar el pensamiento metacognitivo y pueden usarse en combinación con muchas otras estrategias proporcionadas en este documento. Posibles mensajes del foro de discusión: (a) Enumere una estrategia o herramienta que esté utilizando para ayudarlo a realizar la transición a este nuevo formato de aprendizaje (b) Consulte el programa del curso. Luego, envíeme un correo electrónico con algo que espera aprender en este curso y un hecho o concepto erróneo que conozca sobre uno de los temas enumerados en nuestro programa de programa de estudios (c) Por favor, enumere una cosa que haya hecho por su salud física o mental. semana. Puede ser algo pequeño o algo grande (d) La situación actual es estresante y desafiante para todos nosotros en una variedad de formas. Hay muchas cosas que no podemos controlar. Una cosa que podemos controlar es nuestro comportamiento y podemos difundir la bondad. Enumere una cosa amable que haya hecho por otra persona durante la última semana. Esto puede ser algo pequeño o grande. Puede ser para un amigo, un miembro de la familia, un vecino, un extraño, un grupo o una organización (e) Revise las metas de aprendizaje correspondientes al material de esta semana. Luego, cree una pregunta de opción múltiple original (no la copie de otro lugar, use su pensamiento crítico) que podría aparecer en el examen de esa unidad. Esto les dará a todos la oportunidad de practicar el pensamiento metacognitivo sobre el curso y me dará algunas posibles preguntas para el examen (f) Use alguna forma de expresión creativa para ilustrar un concepto de la clase. La expresión creativa está ampliamente definida y puede ser obra de arte (cualquier medio envía una foto o video del artículo), fotografía, un meme, un poema, una infografía, una breve parodia / actuación (filmarla) o cualquier otra cosa que sea creativa. . Por favor, mantenga estos de buen gusto (por ejemplo, nada ofensivo, despectivo) y por favor cree una presentación original (g) Por favor revise todo el material que cubrimos este semestre, recuerde revisar las notas de la clase, las lecturas, las actividades de la clase y el material complementario. material. Luego, describe lo más interesante que aprendiste (h) En tu opinión, ¿qué aprendiste en este curso que sientes que realmente importa para ti / para la vida? Esto puede basarse en materias / materiales, en aprendizaje en general o en “lecciones de vida”. El término "realmente importa" se puede definir tan estrictamente o tan ampliamente como desee. Para su respuesta, enumere lo que aprendió y describa por qué siente que realmente importa (por ejemplo, por qué lo eligió / cómo lo beneficiará más adelante).


13.2: Evolución y selección natural (preparación de materiales del instructor) - Biología

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Un ejercicio de juego de roles que demuestra el proceso de evolución por selección natural: almacenando ardillas en un mundo de ladrones

Susan E. Riechert, * Rachel N. Leander, ** Suzanne M. Lenhart ***


Evaluación de los objetivos de la actividad

Evaluamos la efectividad de la actividad de la evolución humana descrita anteriormente en un curso de introducción a la biología sobre ecología y evolución. La primera mitad de este curso trató sobre la evolución y fue impartido por uno de nosotros (STK). El curso tuvo 58 estudiantes y se reunió para dar conferencias tres veces por semana durante 50 minutos y tres horas una vez a la semana para un laboratorio (por ejemplo, Kalinowski et al. 2006a, b). La mayoría de los estudiantes de este curso informaron que planeaban seguir una carrera en medicina (por ejemplo, médico, farmacéutico, asistente médico). En esta sección de este artículo, presentamos evaluaciones de qué tan bien el artículo sobre la evolución humana cumplió con sus tres objetivos: (1) suscitar conceptos erróneos, (2) facilitar el rechazo de conceptos erróneos y (3) involucrar a los estudiantes en una actividad que encontró interesante y útil desde el punto de vista educativo.

Objetivo 1: suscitar conceptos erróneos de los estudiantes sobre la selección natural

Revisamos las respuestas iniciales de los estudiantes a la Pregunta sobre la evolución humana y clasificamos todas las respuestas como: "definitivamente contiene un concepto erróneo", "probablemente contiene un concepto erróneo" y "no contiene un concepto erróneo". Al puntuar las respuestas, definimos un concepto erróneo como una idea que: (1) es inconsistente con una comprensión científica de la selección natural, (2) representa un malentendido de uno de los principales aspectos de la selección natural y (3) se sostiene comúnmente. Esto significó que no calificamos necesariamente las ideas objetivamente incorrectas como conceptos erróneos. Dos evaluadores codificaron de forma independiente las respuestas de todos los estudiantes y los desacuerdos se resolvieron mediante discusión.

La Tabla 1 muestra la variedad de conceptos erróneos provocados por esta actividad. El cuarenta y cuatro por ciento de las respuestas de nuestros estudiantes a la pregunta sobre la evolución humana definitivamente exhibieron un concepto erróneo, y otro 10% de sus respuestas sugirió que tenían conceptos erróneos, pero la respuesta fue demasiado incompleta o poco clara para clasificar fácilmente como un concepto erróneo específico.

Objetivo 2: facilitar el rechazo de ideas no científicas sobre la selección natural

Medimos el rechazo de los estudiantes a los conceptos erróneos utilizando tres herramientas diferentes. Primero, comparamos los conceptos erróneos mostrados en la Pregunta inicial de la evolución humana (categorizados como se indicó anteriormente) con los conceptos erróneos mostrados en la Pregunta de revisión. Para la pregunta de revisión, medimos si los estudiantes rechazaron los conceptos erróneos categorizando su respuesta como mostrando signos de "no mejora", "mejora parcial" o "mejora completa". Dos evaluadores codificaron de forma independiente las respuestas de todos los estudiantes y los desacuerdos se resolvieron mediante discusión.

Veintisiete (54%) de nuestros estudiantes comenzaron esta actividad con conceptos erróneos (es decir, dieron respuestas calificadas como "definitivamente" o "probablemente" que contenían un concepto erróneo). Al final de esta discusión, el 78% (norte = 21) de estos estudiantes habían mejorado al menos parcialmente sus respuestas en la Pregunta de revisión. Once estudiantes habían mejorado completamente sus respuestas al corregir todos los conceptos erróneos y diez estudiantes mejoraron parcialmente sus respuestas al corregir los conceptos erróneos. En total, el 68% de nuestros estudiantes proporcionaron una respuesta inicial o revisada que no contenía conceptos erróneos y otro 20% revisó sus respuestas para corregir parcialmente los conceptos erróneos. Solo el 12% de los estudiantes terminaron esta actividad sin poder corregir al menos parcialmente los conceptos erróneos que tenían sobre la selección natural.

A continuación, utilizamos la versión de diez preguntas del Inventario conceptual de la selección natural, llamado CINS-II Short Form (CINS-II Anderson et al.2002 Anderson 2003 Fisher K, Williams K, Lineback J, Anderson D. Conceptual Inventory of Natural Selection II — Short-Form, 2011, inédito) para medir los logros de aprendizaje de los estudiantes. Cada distractor en las preguntas de opción múltiple CINS-II representa un concepto erróneo común de los estudiantes sobre la selección natural. Usamos el CINS-II porque queríamos ver si la actividad descrita en este artículo contribuía a una mejor comprensión de la selección natural, no solo de la evolución humana. Evaluamos previamente a los estudiantes el primer día de clase y probamos posteriormente al final de la sección de evolución de ocho semanas del curso. El diseño de preprueba / posprueba midió el aprendizaje durante un período que incluyó más actividades que la discusión presentada aquí. Sin embargo, la actividad de la evolución humana sirvió como la lección principal sobre la selección natural, por lo que esperamos que contribuya de manera significativa a las ganancias de aprendizaje de los estudiantes. Comparamos el porcentaje de estudiantes que mostraron conceptos erróneos en la prueba previa y posterior del CINS-II. Usamos muestras pareadas t prueba (de una cola) para probar la hipótesis nula de que la diferencia entre las puntuaciones de la prueba posterior y la prueba previa era cero y luego se calculó un tamaño del efecto utilizando el método de Cohen D. Corregimos la desviación estándar combinada utilizada para calcular D para la correlación entre medidas (Dunlap et al. 1996).

Cuarenta y seis estudiantes (79%) completaron tanto la prueba previa como la prueba posterior CINS-II. Obtuvieron una puntuación significativamente mejor en el CINS-II de diez preguntas después de la instrucción (media = 8,83, DE = 1,42) que antes de la instrucción (media = 6,57, DE = 2,08 t(45) = 6.86, pag & lt 0.0001, de una cola con α = 0.025), lo que significa que mostraron menos conceptos erróneos y, en cambio, seleccionaron respuestas científicamente aceptadas. Esto corresponde a un tamaño del efecto de Cohen D = 1,48 con un intervalo de confianza del 95% de 1,07 a 2,08. Esto indica que el promedio de la clase aumentó en casi 1,5 desviaciones estándar, lo que se considera un gran efecto positivo.

Para nuestra tercera medida de cómo cambiaron los conceptos erróneos de los estudiantes durante esta actividad, los estudiantes completaron una evaluación de la discusión descrita en este documento durante el período de clase después de esta actividad. Les hicimos a los estudiantes dos preguntas abiertas, incluyendo lo que pensaban que el instructor esperaba que aprendieran de la actividad y lo que ellos sintieron que fue lo más importante que aprendieron de la actividad. En respuesta a estas preguntas, los estudiantes generalmente escribieron las concepciones no científicas que habían rechazado durante esta actividad. Muy a menudo, los estudiantes informaron que habían aprendido que las poblaciones, más que los individuos, evolucionan. La Tabla 3 proporciona descripciones de los conceptos que los estudiantes informaron haber aprendido y el número de estudiantes que nombraron estos conceptos. Curiosamente, algunos de los conceptos informados por varios estudiantes no fueron el enfoque principal de la lección, pero son lecciones valiosas sobre cómo avanza la evolución (por ejemplo, la evolución tiene lugar durante un tiempo prolongado en lugar de en una generación). En el 70% (n = 35) de las respuestas de los estudiantes a estas preguntas, los estudiantes reiteraron la importancia de usar los tres requisitos (es decir, variación, heredabilidad, selección) para la selección natural para determinar si un rasgo está evolucionando, lo que sugiere que la actividad enfatizó con éxito la importancia de considerar estos requisitos. .

Objetivo 3: involucrar a los estudiantes en una actividad que les pareció interesante y valiosa

Algunos instructores han experimentado resistencia de los estudiantes cuando pasan de dar clases a clases más interactivas que incluyen actividades como la descrita en este artículo (Hestenes 1979), por lo que en la evaluación mencionada anteriormente, les pedimos a los estudiantes que dieran su opinión sobre esta actividad. Las evaluaciones fueron anónimas y voluntarias, y el 93% (n = 54) de nuestra clase completaron las evaluaciones. Les pedimos a los estudiantes que indicaran en una escala Likert de seis puntos (muy en desacuerdo, algo en desacuerdo, un poco en desacuerdo, un poco de acuerdo, algo de acuerdo y muy de acuerdo) qué tan bien la actividad mantuvo su interés y les ayudó a comprender mejor la evolución. También les pedimos a los estudiantes que usen la misma escala para dar sus opiniones sobre partes específicas de este ejercicio en el aula, incluyendo lo útil que encontraron escribir y reexaminar sus respuestas y discutir las respuestas con sus compañeros de clase.

Cuando se les preguntó si la actividad les interesaba, el 94,4% estuvo de acuerdo y el 88,9% estuvo de acuerdo en que la actividad era intelectualmente desafiante (Tabla 4). En general, los estudiantes respondieron positivamente a la escritura y reexaminar sus respuestas y discutir preguntas con sus compañeros de clase (Tabla 4).


Observaciones del desempeño de los estudiantes durante experimentos de laboratorio, discusiones, entrevistas, cuestionarios verbales, proyectos de investigación, presentaciones,

  • Carpeta de ciencias: Calificado y registrado al azar, y después de cada unidad
    • Pruebas

    Cada prueba requerirá un estudio cuidadoso de notas de clase, discusión, objetivos / preguntas del capítulo, informes de laboratorio y cualquier otra actividad en el aula.

    El conocimiento y una comprensión profunda de los conceptos científicos y la capacidad de aplicar estos conceptos mediante el razonamiento y las habilidades de pensamiento crítico son necesarios para el éxito en Genética de Honores.


    Un ejercicio de juego de roles que demuestra el proceso de evolución por selección natural: almacenar ardillas en un mundo de ladrones.

    Presentamos un ejercicio de juego de roles estratégico que se basa en el acto de que las estrategias que utilizan los animales para almacenar alimentos durante períodos de hambruna difieren en el grado en que el escondite se reubica con éxito y se defiende de los ladrones. Este juego de mesa sumamente atractivo ofrece a los estudiantes de secundaria y universitarios una comprensión clara del proceso de selección natural.

    Palabras clave: Evolución cuantificando conceptos erróneos del ejercicio de juego de roles de selección natural.

    La teoría de la evolución por selección natural proporciona un marco unificador para comprender e integrar el inmenso cuerpo de conocimiento disponible sobre los sistemas biológicos. Por lo tanto, el Consejo Nacional de Investigación (1996) reconoció que nuestros estudiantes deben tener una comprensión firme de cómo funciona la selección natural tanto para mantener los rasgos como para provocar cambios en las especies a lo largo del tiempo. Sin embargo, este es un concepto difícil de transmitir para el instructor, en particular porque muchos estudiantes llegan con concepciones alternativas de la diversificación de la vida. De hecho, las pruebas de ingreso a la universidad indican que la mayoría de los estudiantes malinterpretan el proceso de evolución por selección natural. Bishop y Anderson (2006), por ejemplo, encontraron que los estudiantes que ingresaban a un curso de biología para no mayores solo entendían que la evolución es un proceso que conduce a un cambio gradual de especies a lo largo del tiempo en respuesta a las condiciones ambientales. Un error común fue la idea de que la evolución por selección natural es un proceso de adaptación impulsado por necesidades. Además, los estudiantes carecían de comprensión de la relación entre la selección natural y tanto la variación de rasgos como el éxito reproductivo diferencial en las poblaciones.

    Las lecturas, conferencias, presentaciones de películas de ejemplos, discusiones e incluso debates sobre la evolución son importantes para sentar las bases de este concepto. Estas son estrategias de enseñanza de uso frecuente en los cursos de biología de la escuela secundaria y la universidad. Sin embargo, los estudiantes tienen una inversión mucho mayor en aprender algo en lo que participan activamente. La Academia Nacional de Ciencias (NAS) reconoció este hecho en su guía de 1998 para la enseñanza de la evolución. Se hizo referencia a las actividades enumeradas anteriormente como simplemente preparar el escenario para desarrollar la comprensión del estudiante. La NAS llegó a la conclusión de que es necesario que los estudiantes actúen realmente en la obra para desarrollar una comprensión firme de este difícil tema. En un estudio que comparó el aprendizaje de memoria versus el aprendizaje activo de conceptos evolutivos, Nehru y Reilly (2007) encontraron que el aprendizaje activo aumentó significativamente la comprensión de conceptos de selección natural como el éxito reproductivo diferencial, la variación fenotípica y los cambios en las distribuciones de los individuos que poseen propiedades hereditarias. rasgos a lo largo de generaciones. Aquí, presentamos un ejercicio de juego de roles en el que los estudiantes actúan como ardillas procurando comida para tiempos de hambruna, obteniendo así una concepción cuantitativa firme del proceso de selección natural y su potencial para conducir a cambios de frecuencia de rasgos dentro de las poblaciones.

    "Almacenamiento en caché de alimentos para tiempos de hambruna" es un ejercicio presentado en una unidad de comportamiento del proyecto Biology in a Box, que proporciona ejercicios apropiados para el nivel de grado y materiales permanentes para los sistemas escolares de Tennessee y, recientemente, en algunos sistemas escolares de los alrededores. estados. En el sitio web del proyecto (http: //biologyinabox.utk. Edu) se proporcionan versiones en powerpoint y pdf de todos los ejercicios, así como listas de materiales y lecturas sugeridas. En colaboración con el Instituto Nacional de Matemáticas y Síntesis Biológica (NIMBioS), muchos de los ejercicios incorporan matemáticas, demostrando la naturaleza cuantitativa de la biología.

    * Marco evolutivo: almacenamiento en caché de alimentos para tiempos de hambruna

    Este ejercicio se basa en el hecho de que animales como pájaros y ardillas experimentan una existencia de festín o hambruna: un período relativamente corto de abundancia de alimentos es seguido por un largo período de escasez de alimentos Muchas especies animales resuelven este problema almacenando en caché los alimentos que no son propensos a la descomposición (Figura 1 Smith & amp Reichman, 1984 Balda & amp Kamil, 1989, 1992 HadjChikh et al., 1996 Leaver & amp Daly, 2001 Pravosudov & amp Clayton, 2002 DeKort & amp Clayton, 2006 Vander Wall, 2010).

    Antes de participar en este ejercicio de juego de roles, es importante que los estudiantes comprendan la aptitud física y su relación con la selección natural. Por lo tanto, les presentamos el concepto de aptitud y las diversas formas en que se expresa cuantitativamente (por ejemplo, absoluto frente a relativo). Trabajarán conjuntos de problemas para asegurarse de que comprenden cómo se combinan los parámetros relevantes para estimar estas formas de aptitud.Por ejemplo, se muestra que la aptitud absoluta ([w.sub.abs]) de un rasgo particular es igual a la relación entre el número de individuos con ese fenotipo (valor del rasgo) después de la selección y el número de individuos que poseen el fenotipo antes. selección ([N2] después / [N2] antes. En esta ecuación, [N2] se calcula como el producto de (1) el número de individuos de un fenotipo particular que sobreviven selección y (2) el número promedio de descendientes que producen los individuos de este fenotipo A continuación se muestra un ejemplo de una pregunta sobre aptitud absoluta que pedimos a los estudiantes que completen (aquí, las respuestas están entre paréntesis).

    Pregunta: Compare la aptitud absoluta para los fenotipos A y B, donde los individuos que poseen el rasgo A tienen una probabilidad de sobrevivir a la reproducción de tres cuartas partes y los sobrevivientes aportan un promedio de 6 descendientes viables a la siguiente generación ([w.sub.abs] = 3/4 X 6 = 18/4 = 4.5) y los individuos que poseen el rasgo B tienen una probabilidad de sobrevivir a la reproducción de la mitad y los individuos sobrevivientes aportan un promedio de 5 descendientes viables a la siguiente generación ([w.sub.abs] = 1/2 X 5 = 5/2 = 2,5).

    Los estudiantes también aprenden a comparar gráficamente el éxito de los rasgos durante generaciones de selección. Usan frecuencia relativa o proporción en esta comparación ([f.sub.r] = p = f / N), calculada dividiendo el número de individuos (f) que poseen un rasgo particular por la suma total de individuos sobre todos los rasgos. Se les muestra un gráfico de algunos datos de éxito de rasgos reales a lo largo del tiempo (Figura 2) y se les pide que interpreten estos datos: ¿Cuáles son las frecuencias relativas de los tres fenotipos al final del experimento, cuántas generaciones de selección se completaron, cuáles El fenotipo fue el preferido por los depredadores (estudiantes) en el experimento, y ¿qué fenotipo tuvo la mayor aptitud? Las respuestas de Ali a tales preguntas se presentan en una sección de respuestas al final del ejercicio.

    Finalmente, se introduce a la clase al tema de la selección natural y sus diversas formas: estabilizadora, direccional y diversificadora o disruptiva. Se les pide que interpreten gráficos que distingan entre estos tipos de selección natural.

    El juego en sí involucra ardillas (estudiantes) que almacenan bellotas producidas por robles en sus áreas de distribución durante los meses de otoño. Las ardillas vuelven a visitar sus escondites para alimentarse durante los meses de invierno, cuando la comida es escasa. Hay cuatro estrategias de almacenamiento en caché que se sabe que utilizan los animales, una estrategia de caché única (fácil de recordar y reubicar) y tres estrategias de caché múltiple: reposicionar todo el rango de casa, (sin memoria), memoria episódica (recuerde cada viaje de almacenamiento en caché en el orden en el que ocurrió), y búsqueda basada en reglas (la posición se esconde debajo, o en direcciones y distancias establecidas de, señales como árboles o rocas). Claramente, cada una de estas estrategias de almacenamiento en caché tendrá diferentes costos y beneficios asociados, particularmente si consideramos el hecho de que hay dos o tres gorrones en cada área de distribución que intentarán robar cachés.

    Suponemos que una determinada ardilla de almacenamiento en caché en una población no varía su estrategia de almacenamiento en caché con el tiempo: tiene una base genética subyacente y es hereditaria. Por tanto, las estrategias de almacenamiento en caché están sujetas a la selección natural. Se le pide a la clase que discuta los costos y beneficios relativos de las cuatro estrategias de almacenamiento en caché como preparación para completar el juego. A partir de esta discusión, establecerán una clasificación hipotética de las cuatro estrategias con respecto a la aptitud que cada una confiere a las ardillas que la utilizan. Esta clasificación se comparará posteriormente con la obtenida a partir de los datos recopilados durante el transcurso del juego.

    La secuencia del juego y los detalles de la recopilación de datos se resumen en la Tabla 1. Brevemente, los datos de la población (clase) se recopilan para las ardillas que poseen áreas de distribución (es decir, las esteras que se muestran en la Figura 3 colocadas sobre escritorios) dentro del bosque (salón de clases) ). Un equipo de tres o cuatro estudiantes trabaja con una alfombra de campo determinada, ya que se supone que están buscando comida en la misma área.

    Hay ensayos dentro de rondas que constituyen generaciones de selección. El número de pruebas completadas para una generación del estudio de selección se determinará por el tamaño del equipo, ya que cada estudiante debe tener la oportunidad de ser una ardilla de almacenamiento en caché en una ronda, mientras que los otros miembros del equipo sirven como animales de búsqueda. Se compilará una tabla preliminar en el tablero al frente de la sala para realizar un seguimiento de las pruebas individuales dentro de una ronda (ver Tabla 2). El éxito reproductivo de cada ardilla de almacenamiento en caché en un ensayo (número de chips de bellota recuperados) se registra con respecto a la estrategia de almacenamiento en caché utilizada. Hemos descubierto que los estudiantes se toman más en serio su papel de caché de ardillas si sus éxitos reproductivos se enumeran bajo sus nombres en esta tabla.

    Tenga en cuenta también que hay una columna en la Tabla 2 denominada "Árboles". La aptitud del roble aumenta al almacenar en caché los animales que no encuentran todos sus escondites de bellotas. Hemos incluido la columna del árbol para que la clase pueda discutir las consecuencias para la comunidad de las estrategias de almacenamiento de animales en caché. Las bellotas son demasiado pesadas para la dispersión del viento. Más bien, los robles y otros árboles que producen nueces dependen (1) de los mamíferos y las aves para mover las semillas de debajo de la sombra del árbol madre a un lugar adecuado para la germinación y / o (2) de su incapacidad para reubicar todos los elementos almacenados en caché. semillas (Vander Wall, 2010).

    Al completar una ronda determinada del juego, la clase utilizará los datos compilados en la Tabla 2 para preparar un resumen de los resultados para esa generación completando las celdas de la Tabla 3. Suponemos que una ardilla almacenada en caché produce una descendencia para cada chip de bellota (caché) que recupera y esa descendencia hereda la táctica de almacenamiento en caché de los padres porque los genes (genotipos) subyacen a las estrategias de almacenamiento en caché (fenotipos). A partir de esta segunda tabla, los estudiantes pueden identificar las estrategias de almacenamiento en caché que producen la mayor aptitud individual. Los estudiantes también pueden obtener una imagen cuantitativa del cambio en la representación de la estrategia durante cada período de selección natural (generación / ronda del juego) a partir de los datos compilados en la Tabla 3. Finalmente, utilizarán las puntuaciones de frecuencia relativa presentadas en la columna F de la Tabla. 3 para determinar la distribución de las cuatro estrategias de almacenamiento en caché utilizadas en la siguiente ronda del juego.

    Se puede obtener mucha información sobre el proceso de selección natural completando solo una ronda del juego. Esto demostrará la aptitud relativa lograda por cada una de las cuatro estrategias que estaban igualmente representadas al comienzo del juego. Por ejemplo, si la búsqueda basada en reglas tiene una mayor frecuencia de representación en la descendencia producida por el almacenamiento en caché de ardillas de generación 0 que la 0.25 con la que comenzó (ver Tabla 3), sería una estrategia favorecida por la selección natural.

    Sin embargo, recomendamos que se completen tres rondas del juego de la ardilla de almacenamiento en caché durante varios días. Esto se debe a que proporciona otra capa de comprensión del proceso evolutivo. Durante varias rondas del juego, los estudiantes pueden rastrear cómo la frecuencia relativa de una estrategia afecta su éxito posterior. Por lo tanto, si la búsqueda basada en reglas se convierte en la estrategia de almacenamiento en caché predominante, los scroungers pueden aprenderla y tener más éxito en la búsqueda de estos cachés. Dichas tácticas de estratagema y contraataque pueden conducir a cambios cíclicos en la representación de la estrategia y son una de las razones por las que se mantienen múltiples estrategias en las poblaciones.

    Después de completar el ejercicio, la clase primero revisa sus resultados en términos de las predicciones que han hecho con respecto a las presiones de selección y los tipos de selección natural que han observado.Luego se les pide que apliquen lo que han aprendido para abordar problemas adicionales en una lluvia de ideas. sesión. Por ejemplo, ¿podría el tamaño de la población de ardillas influir potencialmente en la representación de la estrategia en la población? ¿Si no, porque no? Si es así, ¿en qué condiciones podría suceder esto y cuáles serían las consecuencias? Esto podría llevarlos a una discusión sobre la capacidad de carga, la dispersión diferencial de las ardillas que exhiben estrategias menos exitosas, la deriva genética o los efectos del fundador, etc.

    "Almacenamiento en caché de alimentos para tiempos de hambruna" no solo demuestra los conceptos básicos de la evolución por selección natural, sino que también permite a los estudiantes explorar los procesos evolutivos por sí mismos. Al hacerlo, pueden abordar los conceptos erróneos que podrían tener en su comprensión del concepto de evolución por selección natural, como la idea de que el cambio evolutivo es directivo y tiene un propósito (Moore et al., 2002). La inclusión de las matemáticas que subyacen a la biología en este ejercicio ilustra la naturaleza cuantitativa inherente de la biología y permite a los estudiantes establecer conexiones entre los conceptos que se enseñan en los cursos de biología y matemáticas. Sugerimos que animar a los estudiantes a participar en su educación no solo es intelectualmente estimulante para ellos, sino que también les permitirá comprender mejor la naturaleza de la ciencia y, en este caso, la evolución por selección natural.

    Agradecemos el apoyo financiero ofrecido por NIMBioS a Rachel Leander, Suzanne Lenhart y el proyecto Biology in a Box.

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    Uso de las observaciones de David Lack sobre el tamaño del pico del pinzón para enseñar la selección natural y la naturaleza de la ciencia

    Uno de los aspectos clave de la selección natural es la competencia, pero el concepto de competencia no se enfatiza necesariamente en las explicaciones de la selección natural. Debido a esto, desarrollamos una actividad para nuestra clase que se enfoca en la competencia y brinda un ejemplo de los efectos de la competencia en la selección natural. Esta actividad práctica modela el estudio de campo realizado por David Lack sobre los pinzones de Darwin y rsquos. Al utilizar este estudio histórico, también les damos a los estudiantes un ejemplo del concepto de naturaleza de la ciencia de múltiples métodos. Aunque esta actividad fue creada para un curso universitario de introducción a la biología, es apropiada para la escuela secundaria. También proporcionamos un objetivo adicional para los cursos de ecología y evolución de nivel superior.

    Diario

    The American Biology Teacher y ndash University of California Press

    Publicado: 1 de mayo de 2014

    Palabras clave: Palabras clave: Competencia Pinzones de Darwin David Falta de evolución múltiples métodos selección natural


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