Con esta propuesta presentada a la convocatoria 2022-23 de “Proyectos de Innovación Educativa y Mejora de la Calidad de la Enseñanza” de la UPM se pretende continuar con la línea “E4. Aprendizaje Basado en Investigación (ABI)” iniciada el curso anterior por los profesores del Grupo de Innovación Educativa FITOINNOVA junto con profesores del Grupo de Innovación Educativa en Química y Análisis Agrícola de la UPM.

De este modo, con esta propuesta se pretende introducir a los alumnos al método científico en las ciencias agronómicas mediante actividades planteadas en varias de las asignaturas que imparten los profesores participantes. Así, se pretende promover la motivación e implicación de los estudiantes en su proceso de aprendizaje mediante actividades participativas en el aula y en el laboratorio y campo. También, este proyecto pretende contribuir a la evaluación progresiva de los aprendizajes, tanto de competencias específicas como de competencias transversales, además de incluir los Objetivos de Desarrollo Sostenible relacionados con cada asignatura. Por otra parte, se pretende tener en cuenta la diversidad de los estudiantes atendiendo a sus diferentes estilos de aprendizaje.

La experiencia previa de nuestro GIE FITOINNOVA se concreta en la realización de 19 proyectos de innovación educativa (el último de ellos sobre Aprendizaje Basado en Investigación), a los que hay que añadir los nueve llevados a cabo por el Grupo de Innovación Educativa en Química y Análisis Agrícola, coordinado por el profesor Jesús Novillo Carmona, algunos de cuyos profesores participan en esta propuesta. Además, nuestro GIE ha trabajado en los últimos años en la formación y evaluación de Competencias Transversales en el marco de varios PIEs de la UPM. También se han llevado a cabo experiencias sobre los estilos de aprendizaje de los alumnos en el contexto de varias metodologías didácticas (aula invertida, aprendizaje experiencial, aprendizaje basado en investigación) y su relación con la adquisición de competencias transversales, lo que ha permitido no solo publicar varios trabajos de difusión de esos resultados sino también incorporarlos a la práctica educativa.

En el marco de esta propuesta de innovación educativa se colaborará con los grupos de investigación “Sistemas de Producción y Protección Vegetal Sostenibles”, cuyo IP es el profesor Dr. Palmero Llamas, y “Contaminación de Agroecosistemas por las Prácticas Agrícolas”, cuyo IP es el catedrático Dr. Vallejo García.

Como continuación de la experiencia sobre aprendizaje basado en investigación (ABI) llevada a cabo el curso pasado y teniendo en cuenta sus resultados y las opiniones de los alumnos expresadas en las encuestas planteadas a los mismos, en la propuesta actual se pretende introducir tareas más activas desde el punto de vista del alumno, tanto en el aula (sesiones grupales, lluvia de ideas, etc.) como en el laboratorio y los campos de experimentación de la ETSIAAB. Además, se tendrán en cuenta los estilos de aprendizaje (teórico, reflexivo, pragmático y activo) de los alumnos participantes para adecuar las tareas y su desarrollo a los estilos predominantes de los estudiantes, tanto para favorecer sus fortalezas como para apoyar sus debilidades.

De los diferentes enfoque de ABI se considera que el más adecuado para esta propuesta es el que se conoce como “de indagación y estructura guiada”, en el que los profesores de la asignatura plantearán un objetivo concreto  a conseguir con esa experiencia de ABI y en el que los alumnos, bajo la tutela de los profesores plantearán la metodología a llevar a cabo  para dar respuesta a ese objetivo que incluye el diseño experimental más apropiado teniendo en cuenta los condicionantes existentes, el material necesario y los parámetros a evaluar. Posteriormente y una vez validada esa metodología por el profesor, los alumnos llevarán a cabo esa experiencia bajo la tutela del profesor, e irán tomando y analizando los parámetros establecidos.

El proyecto se llevará a cabo en las siguientes asignaturas incluidas en varios títulos de Grado y Máster impartidos en la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas (ETSIAAB) de la UPM:

• Cultivos Herbáceos (4 ECTS). Curso 3º, Segundo Semestre. Grado en Ciencias Agrarias y Bioeconomía (20BI).
• Control de Enfermedades de Cultivos (4 ECTS). Curso 1º, Módulo III, Segundo Semestre. Máster Universitario en Tecnología Agroambiental para una Agricultura Sostenible (20AB).
• Análisis Agroambiental (4 ECTS). Curso 1º, Módulo IV, Segundo Semestre. Máster Universitario en Tecnología Agroambiental para una Agricultura Sostenible (20AB).

Con ello se trata de fomentar la transversalidad a nivel interno de una titulación de Máster, así como también a nivel curricular, ya que los alumnos del Grado en Ciencias Agrarias y Bioeconomía de nuestra Escuela pueden y suelen cursar el Máster Universitario en Tecnología Agroambiental para una Agricultura Sostenible.

En la asignatura “Cultivos Herbáceos” se estudia el cultivo y la producción de diversas especies de interés en el sector agroalimentario. Entre otros objetivos educativos de esta asignatura, el alumno debe conocer y analizar el crecimiento y desarrollo de esas especies cultivadas y también evaluar su estado nutricional.

En la asignatura “Control de Enfermedades de Cultivos” se estudian los métodos de control de patógenos de las plantas cultivadas y, entre otros objetivos, el alumno debe conocer y analizar los métodos de control de enfermedades en cultivos agrícolas, poniendo especial énfasis en aquellos más respetuosos con el medio ambiente. Entre los empleados en la desinfección del suelo frente a patógenos de especies cultivadas destaca la técnica de biofumigación o biosolarización. Esta técnica se basa en el uso de plantas que se incorporan al suelo y liberan moléculas con efecto fungicida, siendo una buena alternativa al uso de agroquímicos.

En la asignatura “Análisis Agroambiental” el alumno ha de ser capaz de analizar diferentes matrices agroambientales (material vegetal, suelo, etc.), formándose en diferentes técnicas de análisis para el control de la contaminación por prácticas agrícolas de esas matrices ambientales, tales como la emisión de gases de efecto invernadero. Además, deberá ser capaz de interpretar y exponer los resultados obtenidos en los correspondientes informes técnicos.

Los objetivos educativos de las asignaturas seleccionadas expuestos anteriormente se pretenden cubrir implementando la metodología ABI utilizando como elemento común el dispositivo experimental (iniciado en Septiembre de 2022) en los Campos de Experimentación de la ETSIAAB (ver Figura 1 en https://drive.upm.es/s/KZn8B4jlV5iBL9F) correspondiente al Proyecto de Investigación e Innovación  titulado “Optimización de la biosolarización para aumentar la salud del suelo en cultivos hortícolas protegidos y al aire libre” (referencia PID2021-125545OR-C22), de la convocatoria de Proyectos de Generación de Conocimiento financiado por el Ministerio de Ciencia e Innovación, en el que participan los profesores de las asignaturas incluidas en esta propuesta de PIE.

De este modo, en la asignatura “Cultivos Herbáceos” y teniendo en cuenta el planteamiento y recursos disponibles de dicho proyecto de investigación (parcelas de experimentación, plantas, equipos, etc.) se pretende seguir una metodología de ABI en la que los alumnos evalúen el crecimiento y el estado nutricional de las plantas del ensayo con sensores próximos y con sensores remotos en las distintas especies de la familia de las crucíferas presentes. Los sensores próximos se basan en medidas tradicionales que son laboriosas y en muchos casos destructivas, mientras que con los sensores remotos se pueden obtener datos geolocalizados tomados por equipos (cámaras multiespectrales) instalados en drones o satélites, siendo herramientas básicas de la llamada “agricultura de precisión”. De este modo también los alumnos podrán trabajar con recursos tecnológicos innovadores en la práctica agrícola y que se aplicarán en su futuro ámbito profesional.

Por otro lado, en la asignatura de “Control de Enfermedades de Cultivos” los alumnos analizarán el posible efecto biofumigante en el suelo frente a hongos fitopatógenos, estudiando el efecto sobre los patógenos edáficos que afectan al cultivo comercial de lechuga. Esta técnica se basa en la incorporación al suelo de plantas (en este caso crucíferas) que liberan en el mismo moléculas con efecto fungicida, siendo una buena alternativa más respetuosa con el medio ambiente que el uso de agroquímicos en un problema real en campo que podrán encontrar los alumnos en su futura práctica profesional.

Finalmente, en la asignatura de “Análisis Agroambiental” se utilizarán los cultivos de especies vegetales del proyecto de investigación con crucíferas para que los alumnos evalúen el efecto de la incorporación de los restos de dichas plantas al suelo en las emisiones de gases de efecto invernadero de fuentes agrícolas, ya que hay evidencias previas de que las crucíferas proporcionan sustancias que pueden inhibir ciertos procesos del ciclo del nitrógeno en el suelo y así podrían reducir la formación de compuestos volátiles que escapen a la atmósfera y que intensifiquen el efecto invernadero y el cambio climático.

Para la implementación de la metodología ABI de esta propuesta teniendo en cuenta los planteamientos anteriores, se pretende que los alumnos desarrollen los siguientes aspectos del método científico en las asignaturas seleccionadas:

1) Observación y recopilación de antecedentes

Este punto se llevará a cabo mediante la exposición en gran grupo por parte de los profesores del contenido del proyecto de investigación que se lleva a cabo. Se aportarán los datos de las especies utilizadas, fecha de siembra, dosis de semilla, labores realizadas, evolución fenológica, etc.

También, en esa sesión se propondrá a los alumnos que realicen una búsqueda de información sobre los conocimientos previos y de metodología en los aspectos concretos a tratar en cada una de las tres asignaturas:

- Crecimiento y caracterización del estado nutricional de las plantas

- Biosolarización y efecto biofumigante de las especies ensayadas

- Emisiones atmosféricas de restos vegetales y ciclo del nitrógeno

2) Definir los objetivos a alcanzar y plantear la metodología a seguir (controles y determinaciones)

En una sesión grupal en el aula se llevará a cabo una lluvia de ideas para definir los objetivos a alcanzar y la metodología a seguir, en función de los antecedentes recopilados y de los objetivos educativos a cubrir en cada asignatura. También se tendrá en cuenta la disponibilidad de equipos de medida y de infraestructuras, así como otros condicionantes existentes.

3) Realizar los controles y determinaciones de campo

Una vez establecida la metodología a seguir y los equipos a utilizar, los alumnos bajo la supervisión de los profesores llevarán a cabo las medidas establecidas en una sesión práctica de campo y de laboratorio.

4) Analizar los resultados y extraer conclusiones

Una vez recabados los datos en las medidas en campo y/o laboratorio, se llevará a cabo una sesión grupal en el aula en la que se analizarán, exponiendo las técnicas de análisis de datos más adecuadas a aplicar. Además, se explicará cómo extraer a partir de los resultados las conclusiones más relevantes del trabajo en base de los objetivos planteados. Finalmente, se explicará a los alumnos cómo debe citarse y referenciarse la bibliografía utilizada en el trabajo.

5) Exponer el trabajo de investigación

Los alumnos (en grupos) elaborarán y expondrán al resto de compañeros y a los profesores una presentación que contenga todos los aspectos contemplados: antecedentes, objetivos, metodología, resultados, conclusiones y referencias bibliográficas.

La evaluación final de la actividad de ABI se llevará a cabo mediante la exposición en grupos de una presentación con todos los aspectos del proceso de investigación llevado a cabo. Los profesores evaluarán individual y grupalmente a los alumnos participantes.

Además, se realizarán encuestas a los alumnos sobre las tareas realizadas, indagando en cuestiones tales como la dificultad utilidad e interés de los trabajos, valoración de la carga de trabajo, valoración del grado de aprendizaje de conocimientos, valoración de la mejora personal en competencias transversales, etc.

Finalmente, siguiendo la metodología desarrollada por nuestros grupos en anteriores PIEs, proponemos evaluar cómo es aceptada por los alumnos la experiencia de ABI según su estilo de aprendizaje. Para ello haremos una encuesta inicial a los estudiantes con el cuestionario Learning Style Questionnaire (LSQ), utilizándose la versión de 40 ítems, según el modelo de Honey y Mumford. La intención es analizar la relación entre los estilos de aprendizaje y los resultados de la evaluación y de las encuestas de opinión de los alumnos.

El objetivo general de esta propuesta es aplicar la metodología científica en varias materias del ámbito agronómico como metodología didáctica.

Entre los objetivos específicos de esta propuesta se encuentran:

• Dar a conocer a los alumnos y que apliquen el método científico en las ciencias agronómicas mediante la metodología ABI aplicada en nuestras asignaturas.
• Promover la motivación e implicación de los estudiantes en su proceso de aprendizaje mediante actividades participativas en el aula y en el laboratorio y campo.
• Contribuir a la evaluación progresiva de los aprendizajes, tanto de competencias específicas como de competencias transversales, además de incluir los Objetivos de Desarrollo Sostenible relacionados con cada asignatura.
• Tener en cuenta la diversidad de los estudiantes atendiendo a sus diferentes estilos de aprendizaje.

La implementación de la metodología de Aprendizaje Basado en Investigación en nuestras asignaturas pretende mejorar la motivación y el aprendizaje activo de los alumnos, aumentado su compromiso con el mismo.

La evaluación de los estilos de aprendizaje de los alumnos permitirá adecuar las actividades y tareas desarrolladas a esos estilos, de modo que cubran las características de nuestros estudiantes para así promover la motivación y la mejora de los rendimientos académicos.

Las actividades propuestas conllevan una mejora de la formación y de la evaluación de las competencias transversales. También muestran a los estudiantes la relación de las materias con los Objetivos de Desarrollo Sostenible.

Primera fase (enero 2023):

1. Preparación de los materiales necesarios para llevar a cabo las tareas propuestas: elaboración de guiones de las actividades, presentaciones y documentos a entregar.
2. Realización de la encuesta sobre estilos de aprendizaje de los alumnos (cuestionario Learning Style Questionnaire (LSQ) de 40 ítems) en Moodle.
3. Compra del material y preparación de los equipamientos para llevar a cabo los trabajos de campo y laboratorio.

Segunda fase (de febrero a mayo de 2023):

1. Presentación de las actividades a los alumnos y desarrollo de las mismas según el esquema previsto: sesiones en aula, sesiones prácticas y presentación de trabajos.
2. Realización de la encuesta final a los alumnos.

Tercera fase (de junio a julio de 2023):

1. Análisis de los resultados del proyecto: Calificaciones de los trabajos, resultados de las encuestas finales a los alumnos sobre la metodología seguida, resultados de las encuestas sobre estilos de aprendizaje.
2. Debate a nivel interno de los GIEs participantes en el proyecto sobre el interés y la conveniencia de incluir en las Guías de Aprendizaje de las asignaturas del curso siguiente estas actividades basadas en ABI.

Cuarta fase (de septiembre a noviembre de 2023):

1. Redacción de las conclusiones del proyecto.
2. Preparación del informe final del proyecto.

Para la evaluación del desarrollo del proyecto y para la evaluación de los resultados del mismo se proponen las siguientes evidencias:

• Nuevo material docente elaborado para poder implementar la experiencia de Aprendizaje Basado en Investigación.
• Registros y actividades desarrolladas por los alumnos y vinculadas a la experiencia de Aprendizaje Basado en Investigación.
• Modelo de encuesta para recabar la opinión de los alumnos sobre la experiencia de Aprendizaje Basado en Investigación y sobre el conjunto de actividades realizadas.
• Informe final de resultados de la experiencia en el que se recojan las evidencias y analicen los resultados de los indicadores de seguimiento a los que se ha hecho referencia anteriormente.

• Informe final que recoja las experiencias llevadas a cabo en el proyecto.
• Comunicaciones a congresos y jornadas de innovación educativa publicadas en sus actas o webs, artículos o capítulos de libros sobre innovación educativa.

Las comunicaciones y los artículos estarán a disposición de la comunidad educativa para poder servir como referencia en experiencias a desarrollar en el futuro.

Los resultados se presentarán en un Congreso o en Jornadas de Innovación Educativa, a poder ser de ámbito internacional.

Se pretende elaborar un artículo con los resultados más relevantes para ser publicado en una revista científica del ámbito educativo.

Las actividades, publicaciones y materiales elaborados en el PIE se comentarán y expondrán en las redes sociales de los miembros del PIE (Twitter, Instagram, Facebook), insertando los enlaces a los documentos generados, incluyendo algún hashtag relativo a la convocatoria de PIEs de la UPM.

Los ficheros de los documentos completos (comunicaciones, artículos) que se elaboren se subirán a la plataforma ResearchGate en los perfiles de los autores de los mismos.

Grupo de Investigación de la UPM “Sistemas de Producción y Protección Vegetal Sostenibles”. Director: Daniel Palmero Llamas.

Grupo de Investigación de la UPM Contaminación de Agroecosistemas por las Prácticas Agrícolas. Director: Antonio Vallejo García.