Uso de la ciencia de vanguardia en el plan de estudios: equilibrio en el peso corporal Teach article

Traducido por Lorena Ortiz Sancayetano. Friedlinde Krotscheck describe cómo utilizó un artículo de Science in School sobre ciencia de vanguardia como principal enfoque de una unidad didáctica del cuerpo humano.

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Para los adolescentes las clases pueden tener una importancia menor. A muchos estudiantes les interesa principalmente su apariencia, sus compañeros y pasárselo bien fuera del colegio; también son muy sensibles a las opiniones de sus amigos. Tras revisar un artículo para Science in School sobre una nueva terapia hormonal para la obesidad (Wynne & Bloom, 2007), me pregunté si podría usar el artículo y los problemas de los adolescentes para hacer que mis estudiantes de Décimo año (entre 15-16 años) se involucraran más en sus clases de biología.

El primer semestre del Décimo año está dedicado al “cuerpo humano”; esta es la primera y única vez en que los estudiantes analizan el tema en profundidad. Durante tres meses he dedicado las 24 clases de biología (45 minutos cada una) al subtema “homeostasis y el cuerpo humano”, centrándome en el artículo de Science in School, complementado con vídeos de las conferencias The Science of Fat (Evans & Friedman, 2004).

Empezaba preguntando a mis estudiantes si les gustaría probar un método de enseñanza diferente, basado en un archivo que había preparado con hojas de ejercicios y tablas. Los estudiantes trabajarían independientemente y en grupos para desarrollar sus propias carpetas de información (notas, esquemas y redacciones), presentar sus resultados a los demás y participar en los debates de clase. Los estudiantes respondieron con entusiasmo a la idea.

Friedlinde Krotscheck
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Durante los siguientes tres meses, el entusiasmo de los estudiantes tanto por el tema como por el método de enseñanza continuó. Estaban motivados para estudiar los sistemas del cuerpo humano, comprender el principio de la homeostasis y analizar de forma crítica sus propios estilos de vida. Quedé sorprendida al ver lo mucho que trabajaban en sus carpetas (también después de clase) y el entusiasmo que tenían en aprender más sobre la ciencia que tenía relación con el tema, en contribuir en la orientación de la unidad didáctica, en enseñar a los demás y en tratar las cuestiones éticas tratadas.

Por supuesto, cuando se aborda el tema de la obesidad, una de las preocupaciones es la de cómo tratar con tacto con algunos estudiantes con sobrepeso u obesos de la clase. Como la unidad didáctica empezaba con un estudio bastante extenso sobre la homeostasis y el metabolismo, los estudiantes estaban muy relajados cuando llegó el momento de tratar el índice de masa corporal (por supuesto, no se hacía pública la información personal de los estudiantes).

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Una vez que empezamos a tratar la obesidad y el artículo de investigación, mis dos alumnos con sobrepeso estaban entusiasmados al darse cuenta de que su problema no era necesariamente culpa suya (y empezaron a hablar sobre sus hábitos alimentarios de forma abierta en clase). Otros estudiantes hablaron claramente sobre otros problemas de peso, incluyendo la anorexia y la bulimia.

Abajo están las pautas para reproducir la unidad didáctica. Yo solía usarla para introducir (con el acuerdo de los alumnos) un enfoque diferente en las clases de biología, de forma parecida a como trabajan los científicos. También hizo que mis estudiantes se dieran cuenta de que un conocimiento básico basado en los hechos es importante para entender la investigación de vanguardia.

Si no puedes dedicar tanto tiempo a este tema, podrías usar simplemente partes pequeñas del proyecto u hojas de ejercicios individuales.

1) La vida diaria de un estudiante

El equilibrio energético. Haga
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.
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Empezar la primera lección con la simple pregunta “¿Cómo estás?” Al analizar las respuestas de los estudiantes y separarlos en respuestas educadas y reflexiones sinceras sobre su estado emocional actual (ej. triste, feliz, cansado, aburrido), deberíamos obtener los factores que influenciaron sus respuestas, por ejemplo:

  • Si les gusta el colegio
  • Si tienen hambre o sed
  • Cuánto han comido o qué tipo de comida han ingerido
  • Cuánto han dormido

A partir de aquí, conduce el discurso sobre el metabolismo humano y uno de los esquemas (el equilibrio energético, a la izquierda) de Wynne & Bloom (2007). Como deberes, los estudiantes deberían completar cada día la Tabla 1 durante una semana, anotando lo que comen y el ejercicio que hacen. Todas las tablas y las hojas de ejercicios que se necesitan para la unidad se pueden descargar en el sitio web de Science in Schoolw1.               

Tabla 1: Ingesta de comida y gasto energético. Cada día, anota lo que comes, qué cantidad, qué tipo de actividad física realizas y durante cuánto tiempo.
  Ingesta de comida Gasto energético
Día Descripción de la comida ml or g Actividad Tiempo Distancia
           
           

2) Los sistemas del cuerpo humano

Para abordar el tema del metabolismo, los estudiantes necesitan entender los sistemas del cuerpo humano y cómo trabajan conjuntamente para mantener la homeostasis. A lo largo de toda la unidad los estudiantes deberían reunir una carpeta de información sobre las distintas funciones de los sistemas del cuerpo humano, trabajando en grupo o individualmente, en clase o en casa. Es importante que el profesor solo proporcione el material (libros de texto, sitios web, ejemplos, esquemas y otras informaciones sobre los distintos sistemas del cuerpo humano); los estudiantes deberían obtener los datos ellos mismos. Yo di a mis alumnos muy poca orientación sobre la información que tenían que obtener (sobre todo ayudé a los estudiantes más flojos). Puede que otros profesores prefieran proporcionar más organización.

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Cada uno de los grupos de estudiantes podría concentrarse en un sistema y después ofrecer una presentación de 15 minutos y proporcionar a su audiencia un cuestionario para finalizar.

Una vez que hayan recogido toda la información sobre todos los sistemas, los estudiantes deberían utilizar la Hoja de ejercicios 1 para:

  1. Describir las funciones de cada sistema y nombrar los órganos que lo forman.
  2. Usar flechas y los términos adecuados para describir la influencia que los sistemas tienen unos sobre otros.

Dediqué 12 clases para las primeras dos partes de la unidad didáctica, tras las cuales mis alumnos tenían conocimientos básicos sobre los sistemas del cuerpo humano, cómo dependen los unos de los otros y qué es la homeostasis. La única clase que di yo fue sobre el sistema nervioso central; pero todos los demás temas fueron dirigidos por los alumnos.

3) Una evaluación sobre la ingesta de comida y la actividad

Haciendo referencia a los datos de la Tabla 1, cada estudiante debería exponer una hipótesis sobre su propio equilibrio energético (p. ej., pérdida o aumento de peso). Después deberían considerar cómo pueden compararse de forma cuantitativa sus resultados con los de sus compañeros de clase y llegar a la idea de utilizar el índice de masa corporal (IMC).

BMI = masa corporal (kg) / (estatura (m))2

Empleando la ecuación o una calculadora IMC onlinew2, cada estudiante debería calcular su propio IMC. La primera lección de la colección Holiday Lectures de The Science of Fat (Deconstructing obesity, de Jeffrey M Friedman) se puede usar para presentar algunas de las limitaciones del IMC; en particular, que este no es fiable en todos los casos.

Después, con ayuda de la Tabla 2 y los datos de la Tabla 1, cada estudiante debería calcular su equilibrio energético cada día y determinar el promedio de los datos de una semana para ver hacia qué lado se inclina su equilibrio energético. Para llevar a cabo esta tarea, los estudiantes necesitarán la orientación del profesor para transformar los datos de la Tabla 1 en kilojulios. También existen muchos sitios web que lo calculan u ofrecen la información necesariaw3.

Tabla 2: Ingesta de comida y gasto energético.
Ingesta de comida menos gasto energético
Día + kJ (ingesta de comida) – kJ (gasto energético) Equilibrio energético
       
       
Hoja de ejercicios 1:
Homeostasis en el cuerpo
humano. El cuerpo humano
es un conjunto de sistemas;
cada uno de los cuales tiene
sus propias características,
pero todos ellos trabajan de
manera conjunta
intercambiando
constantemente información
y ajustando lo que reciben y
lo que producen para
satisfacer las demandas de la
situación actual. Esta
cooperación y comunicación
dan lugar a la homeostasis.
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Krotscheck

El equilibrio energético calculado variará de un estudiante a otro (y pueden ser diferentes de las hipótesis planteadas al principio de esta sección). En el esquema sobre el equilibrio energético (ver arriba), anotar el equilibrio energético (en kJ) calculado para cada estudiante y analizar los resultados. Los estudiantes se darán cuenta de que se puede dividir todo el gasto energético entre la energía que el cuerpo utiliza para los procesos metabólicos cuando se está en reposo (nuestro metabolismo basal) y la energía empleada durante la actividad. Sin embargo, la Tabla 2 solo incluye el gasto energético durante la actividad (y el metabolismo basal variará de un estudiante a otro).

Nuestro gasto metabólico puede calcularse según nuestra altura, peso, sexo y edadw4, w5. Los estudiantes pueden calcular su metabolismo basal e incluirlo en el cálculo de su equilibrio energético en la Tabla 2. ¿Cómo afecta este cambio en la posición de los estudiantes en el esquema del equilibrio energético (ver arriba)?

Hoja de ejercicios 2: la célula
como unidad viva más
pequeña. Haga clic para
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Krotscheck

En este momento se puede introducir el metabolismo celular mediante la Hoja de ejercicios 2. Los estudiantes deberían usar sus libros de texto para responder a las siguientes preguntas, relacionando nuestro equilibrio energético con la actividad de las células, tejidos y órganos.

  1. Anota la estructura de las células y los orgánulos que participan en cada una de las funciones en el esquema.
  2. En la Hoja de ejercicios 2, usa flechas para enseñar la interdependencia de estas funciones.
  3. Compara tus conocimientos sobre las funciones de las células con la homeostasis del cuerpo humano. Describe los parecidos que aprecies.

Con mis alumnos, esto llevó a una conversación sobre el hecho de que la forma en que funcionan las células en nuestro organismo afecta a nuestro fenotipo (por ejemplo, si somos altos o gruesos). A veces estas células están presentes pero no funcionan correctamente. Después, mis alumnos llegaron a la conclusión de que la homeostasis tiene lugar en todos los niveles (entre células y entre órganos) y que es necesaria la homeostasis (equilibrio) para un cuerpo sano.

4) Introducción al artículo de Science in School

Incluso si se tuvo en cuenta la variación en el gasto metabólico, no todos los estudiantes tendrán un equilibrio energético cerca del 0; sino que, claramente, algunos de ellos consumen más (o menos) energía de la que gastan. ¿Por qué? La conversación debería llevar al concepto de saciedad: la sensación de haber comido suficiente.

La oxintomodulina induce la
saciedad. Haga clic para
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Imagen cortesía de Katie
Wynne

Haz una introducción del segundo esquema (derecha) de Wynne & Bloom (2007) – pero sin los términosw1. Explica la investigación que se cita en el artículo y describe las señales del apetito, el acto de comer y la saciedad. En concreto, se puede hacer una investigación sobre el papel de la célula L y comentarlo, haciendo uso de los conocimientos de los estudiantes sobre las funciones de las células en nuestros sistemas.

Los estudiantes deberían completar el esquema como corresponda.

Como los estudiantes están ahora familiarizados con el concepto de IMC y la definición de obesidad, júntalos en pequeños grupos para que hablen sobre los problemas de la obesidad y la necesidad de ayuda, con la ayuda de la Hoja de ejercicios 3w1.

Pide a los estudiantes que se imaginen que son obesos y que respondan las siguientes preguntas:

  1. ¿Qué inconvenientes de los relacionados con la obesidad (mira la Hoja de ejercicios 3) te gustaría abordar primero?
  2. ¿Cómo lo harías?
  3. ¿Pedirías ayuda? Si afirmativo, ¿a quién?
  4. Haz una lista con pequeños pasos para conseguir tu objetivo.
  5. ¿Cómo se relacionan los inconvenientes de la obesidad entre sí? ¿Qué podrían provocar estos inconvenientes?
  6. ¿Crees que la obesidad es algo que te podría pasar a ti? Explícalo.
Hoja de ejercicios 3: Una
persona obesa. Haga clic para
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Imagen cortesía de Friedlinde
Krotscheck

La conversación debería encaminar a los alumnos a la conclusión de que la obesidad es una señal de un trastorno en la homeostasis, cuando algunas personas no reconocen la saciedad porque sus células L no funcionan correctamente. El tratamiento con oxintomodulina puede reducir el peso al corregir el equilibrio energético del cuerpo, lo que permitiría mantener un peso saludable.

5) Perspectiva del tratamiento

Antes de que el uso de la oxintomodulina pueda generalizarse para tratar la obesidad, se deben realizar más estudios. De Wynne & Bloom (2007), utiliza el recuadro sobre los ensayos clínicos con medicamentos (abajo) para enseñar que antes de que se autorice un medicamento, deben pasar por variar fases de pruebas para identificar y minimizar los efectos secundarios.

Las siguientes preguntas puede que surjan; sino, podrían plantearse:

  1. ¿Qué efecto tienen las inyecciones de oxintomodulina en los receptores del cerebro?
  2. ¿Qué efecto tuvo la oxintomodulina en los voluntarios que participaron en el estudio, además de provocar la saciedad?
  3. ¿La hormona inyectada podría perturbar la producción de oxintomodulina en el cuerpo (inhibición por sustrato)? Formula una hipótesis.

Finalizar el tema

Pide a los estudiantes que escriban una redacción breve (una historia creativa o una explicación de los hechos) sobre el posible impacto del uso de la oxintomodulina para tratar la obesidad.

Para finalizar, los estudiantes podrían hablar sobre si este tipo de investigación debería ser financiado. ¿Por qué? ¿Por qué no? Con mis alumnos, esto originó un gran debate, incluyendo el tema de que en el mundo moría mucha más gente por hambre que por problemas relacionados con la obesidad.

Al final de la unidad, los estudiantes deberían haber entendido que los sistemas del cuerpo humano dependen de la influencia que existe entre ellos, y que si uno de los parámetros cambia, habrá una serie de cambios en otra parte del sistema. Esto ocurre ante cualquier desajuste de la homeostasis en el cuerpo humano, por sobrecalentamiento, hambre o, incluso, el abuso de drogas.

Ensayos clínicos con medicamentos

Los medicamentos nuevos deben pasar una serie de ensayos, conocidos como fases, para probar si son efectivos y seguros.

FASE I: Ensayo inicial en un grupo reducido de voluntarios sanos para establecer una dosis segura y buscar posibles efectos secundarios.

FASE II: Grupo más numeroso de voluntarios (hasta 100) afectados por la enfermedad que se busca tratar, para establecer la efectividad a corto plazo y la seguridad. Los dos estudios descritos en este artículo eran ensayos iniciales en la Fase II.

FASE III: Grupo grande de voluntarios (hasta varios miles) con la enfermedad, durante un año o más para comparar el tratamiento con una terapia ya existente o un placebo.

FASE IV: Ensayos con medicamentos llevados a cabo una vez un tratamiento ha sido autorizado, para establecer la efectividad del tratamiento cuando es usado ampliamente y para investigar los riesgos a largo plazo y los beneficios.

Este proceso es necesario para asegurar que el beneficio del tratamiento es mayor que cualquier efecto secundario posible, pero esto quiere decir que un nuevo medicamento puede tardar varios años en llegar al público.

Fase
Tabla 3: Medicamentos potenciales contra la obesidad registrados en cada una de las fases de ensayos clínicos entre 1994-2007. A pesar de que se investigan los medicamentos potenciales, solo algunos llegan al mercado: solo dos están actualmente autorizados en los EE. UU.
  I II III IV
Número 124 259 169 55

Nota del editor

Si has usado uno de nuestros artículos de ciencia en tus clases, por favor, cuéntanos cómo. Contacto: editor@scienceinschool.org

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References

  • Evans RM, Friedman JM (2004) Howard Hughes Medical Institute holiday lectures: The Science of Fat.
    • En estas lecciones para la enseñanza secundaria, destacados científicos hablan sobre cómo el cuerpo regula el peso controlando cuidadosamente el almacenamiento y la quema de grasa; y cómo una mejor comprensión de estos complejos sistemas metabólicos podría conducir a los investigadores a los tratamientos que reduzcan la obesidad y mejoren la salud pública.

    • Lección 1: Deconstructing obesity, by Jeffrey M Friedman, MD, PhD

    • Lección 2: Understanding fat: syndrome x and beyond, by Ronald M Evans, PhD

    • Lección 3: Balancing the fat equation, by Ronald M Evans, PhD

    • Lección 4: Exploring obesity: from the depths of the brain to the far Pacific, by Jeffrey M Friedman, MD, PhD

    • Estas y el resto de lecciones de la colección Holiday Lectures «Howard Hughes Medical Institute» pueden verse online o solicitar en DVD de forma gratuita. Las transcripciones de estas lecciones están disponibles para descargar. Ver www.hhmi.org/biointeractive/obesity

    • Para aprender más sobre algunas de las lecciones de la colección Holiday Lectures «Howard Hughes Medical Institute», consulta los siguientes artículos:

    • Hadjimarcou M (2006) Review of Learning from Patients: the Science of Medicine. Science in School 2: 83.

    • Hadjimarcou M (2007) Review of Clockwork Genes: Discoveries in Biological Time and Evolution: Constant Change and Common Threads. Science in School 7: 66-67.

    • Hadjimarcou M (2009) Review of Potent Biology: Stem Cells, Cloning, and Regeneration. Science in School 11: 92.

  • Wynne K, Bloom S (2007) Oxyntomodulin: a new therapy for obesity? Science in School 6: 25-29.

Web References

Resources

Author(s)

Friedlinde Krotscheck ha enseñado durante 25 años. Tras obtener el título para ser profesora, enseñó biología y educación física en colegios de secundaria en Hamburgo y Heidelberg, Alemania. En 1988 se mudó a Texas, EE. UU., con su familia, donde fue profesora de ciencias durante seis años y organizó el día de la ciencia y las matemáticas en el colegio. Después de los cursos de verano de biotecnología e ingeniería genética, se convirtió en embajadora de la biotecnología y enseñaba estas asignaturas a los profesores de bachillerato de EE. UU.

De regreso a su antigua escuela en Heidelberg (la Internationale Gesamtschule) en 1995, Friedlinde se involucró en las actividades educativas en el Laboratorio Europeo de Biología Molecularw6, visitando el laboratorio con sus alumnos y participando en cursos de formación para maestros. Esto hacía resaltar la importancia de la “verdadera” ciencia en la enseñanza de ciencias, planificando y realizando experimentos y entendiendo el proceso del descubrimiento científico.

Desde que se mudó a Austria cuando se jubiló en 2008, Friedlinde ha seguido revisando artículos y recursos para Science in School y dirige Science on Stage Austriaw7.


Review

Cuando los estudiantes están involucrados de forma activa en las clases, siempre se lo pasan bien y aprenden más. Este artículo muestra cómo se puede conseguir esto utilizando un artículo de ciencia de vanguardia de Science in School, que puede usarse para abarcar un tema entero del plan de estudios.

Este trabajo está relacionado con las matemáticas, la biología y las conversaciones sobre salud y bienestar, lo cual será un desafío para muchos estudiantes. Los estudiantes deben sentirse seguros en la clase antes de empezar a hablar sobre los temas del peso y podría ser una buena idea mencionar que los temas personales son confidenciales y no deberían ser tratados fuera del aula.

La cuestión de los medicamentos para controlar el peso y promover la pérdida de peso es un tema interesante y se podría ampliar e incluir los productos de herbolario y los que no necesitan receta. Los estudiantes podrían discutir sobre los temas sociales, comerciales y éticos de los productos para la pérdida de peso y la publicidad. Debería tratarse de una forma divertida e interesante de estudiar un tema convirtiéndolo en algo relevante para las propias vidas de los alumnos.


Shelley Goodman, Reino Unido



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