En el marco de la vigente convocatoria de la UPM: “AYUDAS A LA INNOVACIÓN EDUCATIVA Y A LA MEJORA DE LA CALIDAD DE LA ENSEÑANZA 2022-23”, se pretende desarrollar una experiencia de Innovación Educativa en la asignatura de “Biotecnología y Mejora Vegetal” del Máster Universitario en Ingeniería Agronómica, que habilita para el ejercicio de la profesión de Ingeniero Agrónomo (https://www.etsiaab.upm.es/Docencia/Masteres/Habilitante).

El programa formativo de un máster está diseñado para que el estudiante logre una serie de conocimientos y capacidades de forma que, al finalizar sus estudios, haya adquirido unas determinadas competencias que le permitan “aprender a aprender”. De esta forma, el alumno dispondrá de las habilidades necesarias para enfrentarse al reto de un problema nuevo, así como de los recursos para solventarlo de la forma más adecuada. Las clases tradicionales dificultan la adquisición de dichas competencias, motivando la utilización de otras metodologías en programas de máster. En el caso concreto del Máster Universitario en Ingeniería Agronómica, el acceso se puede llevar a cabo desde cuatro grados: el “Grado en Ingeniería y Ciencia Agronómica”, el “Grado en Ingeniería Alimentaria”, el “Grado en Ingeniería Agroambiental” y el “Grado en Ingeniería Agrícola”. En consecuencia, los alumnos presentan conocimientos básicos de biotecnología muy dispares, dificultando la enseñanza de la asignatura, así como el aprendizaje. De esta manera, los alumnos con pocos conocimientos previos no acaban de entender conceptos básicos y aquellos con mayor formación inicial no progresan todo lo que deberían.

Con el fin de solventar los problemas causados por la disparidad de formación previa entre los alumnos y conseguir que adquieran competencias que les permitan enfrentarse y resolver nuevos retos, en este proyecto de innovación educativa (PIE) queremos desarrollar la metodología de “aula invertida” o “flipped classroom”, la cual consideramos muy adecuada para llevarse a cabo en los programas de máster, concretamente en la asignatura de “Biotecnología y Mejora Vegetal”. “El aula invertida es un método de enseñanza cuyo principal objetivo es que el alumno/a asuma un rol mucho más activo en su proceso de aprendizaje que el que venía ocupando tradicionalmente” (Berenguer, 2016). En definitiva, supone una inversión respecto al método tradicional (Wasserman, Quint, Norris y Carr 2017) que permite a los alumnos y alumnas estudiar por sí mismos los conceptos teóricos que el docente les facilite, aprovechando el tiempo de clase para resolver dudas, realizar prácticas y actividades colaborativas; así como llevar a cabo debates relevantes con el contenido de la asignatura. Entre otros beneficios, la metodología de aula invertida consigue que los estudiantes muestren más interés y se sientan más comprometidos con este tipo de aprendizaje: en definitiva, el alumno se convierte en el protagonista de su propio aprendizaje y “aprende a aprender”. Además, el aula invertida ofrece la posibilidad de ajustar la enseñanza a los ritmos individuales de cada alumno, siendo ésta mucho más personaliza.

Sin embargo, el aula invertida es una metodología que supone ciertas desventajas, siendo las principales:

- Poco uso del aprendizaje basado en indagación, ya que muchos de los recursos que emplean los estudiantes para el estudio en casa, están seleccionados por el docente.

- Escaso uso de la metodología de aprendizaje basado en proyectos.

- Las pruebas estandarizadas siguen siendo un aspecto sin resolver a la hora de evaluar y conllevan a que el estudiante tenga que hacer uso de la memorización.

Para evitar estas desventajas, lo que proponemos en este PIE es diseñar un método de aprendizaje que supone la fusión de dos metodologías, por un lado, utilizaremos la metodología de aula invertida previamente descrita, y por otro, emplearemos el tiempo de clase en llevar a cabo un aprendizaje basado en proyectos (ABP). El ABP se basa en que el aprendizaje se produce como resultado del esfuerzo que realiza el alumno para llevar a cabo un proyecto, considerando el proyecto como la tarea que acaba con el diseño de un producto potencialmente vendible.  Por este motivo, el ABP es una metodología de creciente interés en la enseñanza de la ingeniería, encajando perfectamente en nuestra asignatura. El 40% de la asignatura “Biotecnología y Mejora Vegetal” del Máster Universitario en Ingeniería Agronómica está destinada a adquirir conocimientos de Ingeniería Genética. La ingeniería genética es una disciplina que emplea tecnologías de laboratorio con el fin de modificar el ADN de un organismo. Por ello, los alumnos deben aprender las distintas técnicas que se emplean para obtener organismos modificados genéticamente (OMGs) y utilizarlas para diseñarlos.

Nuestro planteamiento es darles a los alumnos apuntes, videos, bibliografía, etc. que contengan toda la información sobre las técnicas empleadas en ingeniería genética. Sin embargo, en este PIE no se pretende que el alumno solo estudie dicha información, sino que le sirva como base para indagar y desarrollar un proyecto. En el proyecto se va a simular el siguiente escenario: somos una empresa que pretende diseñar especies vegetales mejoradas genéticamente mediante el empleo de diferentes técnicas de ingeniería genética. Para ello, en grupos de 3, los alumnos van a tener que seleccionar, tanto la especie vegetal que quieran mejorar, como el carácter que quieran mejorar en dicha especie. Seguidamente, tendrán que estudiar en casa cuales son las distintas metodologías que se emplean para obtener un OMG mediante ingeniería genética (a partir del material entregado) e indagar cuál es la técnica más adecuada para su proyecto (dependiendo de la especie vegetal y el carácter a mejorar se podrán realizar unas técnicas u otras). El tiempo de clase, por tanto, lo emplearán para poner en común la información recopilada por los tres compañeros y llevar a cabo el diseño y la realización del proyecto. Durante la realización del proyecto en clase surgirán numerosas dudas acerca de la metodología que se irán resolviendo por parte del profesor. 

Con la fusión de estas metodologías creemos que el alumno será el generador de su propio aprendizaje (tendrá que estudiar y analizar las distintas técnicas de ingeniería genética, indagando cual es la más adecuada y eficiente para su proyecto), lo que hará que durante el proceso de aprendizaje haya una mayor implicación y motivación por parte del estudiante. Además, los alumnos mejorarán su capacidad de expresión oral (deberán hacer una presentación del proyecto final al resto de la clase) y escrita (deben presentar el proyecto por escrito en un formato determinado), y aprenderán a trabajar en equipo: se harán grupos de tres para que sean los suficientes como para que la carga de trabajo por alumno no sea muy grande, pero no demasiados y así garantizar la participación activa de todos los alumnos en el trabajo. Van a trabajar simulando un equipo de trabajo de una empresa de mejora vegetal lo que les acercará a problemas reales que surgen en este tipo de empresas (complicaciones a la hora de coordinarse y trabajar en equipo, retraso en la entrega de las distintas versiones del proyecto, falta de creatividad, problemas en la comunicación oral y escrita, falta de formato en los proyectos, etc.), otorgándoles herramientas con las que solventar estos conflictos en un futuro. El proyecto incluirá la simulación de presentar al Ministerio para la Transición Ecológica y el Reto demográfico (miteco) una solicitud para liberar al medio ambiente el OMG desarrollado, lo que les permitirá conocer la legislación aplicable a los OMGs y la página web del miteco, donde está disponible toda la legislación y trámites concernientes a los OMGs (https://www.miteco.gob.es/es/calidad-y-evaluacion-ambiental/temas/biotecnologia/organismos-modificados-geneticamente-omg-/).

Finalmente, la evaluación de adquisición de competencias y conocimientos propios de la asignatura se realizará mediante la evaluación de las distintas versiones del proyecto (2 para que los alumnos tengan un feedback adecuado), la solicitud al miteco para liberar al medio ambiente el OMG desarrollado, el trabajo realizado en clase, el interés y la participación en el proyecto, colaboración con el equipo, etc. Una vez finalizado el proyecto se lo tendrán que presentar al resto de la clase, siendo elegido el/los ponentes por el profesor en el momento de la exposición, lo que también servirá de evaluación.

Inicialmente esta metodología está pensada para ser implementada en la asignatura de “Biotecnología y Mejora Vegetal” que se imparte en el Máster Universitario en Ingeniería Agronómica, sin embargo, los profesores de la asignatura creemos que es fácilmente extrapolable a otras asignaturas en la que se impartan contenidos de ingeniería genética, incluso aunque el nivel de enseñanza de la asignatura sea más o menos elevado. Algunos de los profesores participantes en este proyecto imparten ingeniería genética en otras asignaturas como en “Biotecnología y genómica aplicadas a la mejora vegetal”, impartida en el Máster universitario en Biotecnología y Bioingeniería Vegetal. Si el desarrollo de esta metodología supone una mejora en la enseñanza de los alumnos nos planteamos implementarlo también en esta asignatura.

Con el fin de mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje implementado en la asignatura “Biotecnología y Mejora Vegetal” impartida el primer curso del Máster Universitario en Ingeniería Agronómica, en este proyecto queremos modificar la metodología docente empleada actualmente fijándonos como objetivo general:

Diseñar y desarrollar una nueva metodología docente que fusione las metodologías de “aula invertida” y “aprendizaje basado en proyectos” que facilite y favorezca el aprendizaje en ingeniería genética.

Con este objetivo general, se pretenden alcanzar los siguientes objetivos específicos relacionados con el proceso de enseñanza-aprendizaje:

1. Despertar el interés del estudiante por la ingeniería genética a través del diseño de un OMG. Al ser una creación propia, la motivación del estudiante por el desarrollo del proyecto será mucho mayor.  

2. Potenciar la capacidad de los estudiantes para generar su propio conocimiento (“aprender a aprender”).

3. Favorecer un aprendizaje personalizado y al ritmo de cada estudiante.

4. Potenciar habilidades basadas en el trabajo en equipo, diseño de proyectos, planificación, toma de decisiones, expresión oral y escrita, etc.

5. Facilitar la adquisición de competencias que les permitan desarrollar proyectos y resolver retos que se les planteen en sus futuros puestos de trabajo.

6. Llevar a cabo una evaluación no solo basada en los conocimientos adquiridos, sino en cómo se emplean estos.

La fusión de dos metodologías docentes permite obtener una mayor mejora de la calidad educativa. Como ya se ha comentado, el aula invertida tiene unos pilares fundamentales que favorecen la calidad docente:

- Aprendizaje progresivo y más significativo: Los estudiantes se sumergen en el aprendizaje desde la base del mismo, sin verse presionados por el tiempo de clase o por los conocimientos de sus compañeros, ya que en cualquier momento pueden acceder al contenido y repasar, practicar y memorizar cada lección las veces que quieran.

- El alumno es el generador de su propio aprendizaje y el profesor es su “coach” en este proceso: Los alumnos son los protagonistas de este modelo pedagógico, pasando de ser sujetos pasivos como ocurre en el modelo tradicional, a sujetos activos del aprendizaje, más motivados, creativos e implicados desde el inicio. Con el modelo de aprendizaje del aula invertida, los profesores tienen más tiempo en clase para atender y resolver las dudas de sus alumnos, así como para incidir en aquellos conceptos que les cuestan más o que no han quedado claros, consolidando mucho mejor el aprendizaje.

- Contenido interactivo ordenado y estructurado

- Toda la tecnología al servicio del aprendizaje

Si esto lo fusionamos con el ABP, favorecemos la indagación mediante un proceso de investigación o creación por parte del alumnado que trabaja de manera relativamente autónoma y con un alto nivel de implicación y cooperación. Además, el desarrollo de los proyectos promueve que el alumno adquiera competencias que favorezcan su propia capacitación profesional. El ABP hace a los alumnos todavía más protagonistas de su propio proceso de aprendizaje, ayudándoles a fomentar la socialización y el trabajo en equipo, algo que en una metodología más directa no se trabaja y que a todas luces resulta necesario potenciar. En conjunto, creemos que la implementación de esta metodología podrá mejorar algunas limitaciones que encontramos en esta asignatura en concreto, haciendo que cada alumno aprenda a su ritmo, que aumente su motivación y la adquisición de competencias laborales, así como su capacidad de indagación.

• Analizar el contexto para la implementación de la nueva metodología (enero 2023): búsqueda de información, estudio de la bibliografía disponible, análisis de experiencias previas, etc.
• Diseño de la metodología (febrero 2023): definir los conocimientos a adquirir por los alumnos, definir las distintas versiones del proyecto que deben presentar los alumnos (por ejemplo:  versión 0à diseño del vector a utilizar para obtener el OMG propuesto en el proyecto y técnicas empleadas para generar el OMG mediante metodología convencional; versión 1à desarrollar el mismo OMG pero mediante edición genética con metodología CRISPR-Cas (la más empleada en la actualidad); versión 2à realizar la solicitud de liberación del OMG al medio ambiente al ministerio), fijar el formato de las versiones, poner fechas de entregas, poner fecha de presentación de los proyectos, fijar formato de la presentación, etc.
• Preparación del material educativo para entregar al alumnado (marzo 2023): preparación de apuntes, búsqueda y preparación de videos, búsqueda de páginas web informativas, etc.
• Implementación de la metodología (abril-mayo 2023).
• Diseño de pruebas de evaluación (mayo 2023): Diseño de encuesta de satisfacción de la actividad educativa para el alumnado. Diseño de encuesta de satisfacción de la actividad educativa para el profesorado.
• Evaluación de la actividad (junio-julio 2023): Procesamiento de los datos obtenidos en las encuestas realizadas tanto al alumnado como al profesorado.
• Generación de una guía metodológica detallada (septiembre-octubre 2023).
• Escritura de un artículo (octubre-noviembre-diciembre 2023) donde se detalle la guía metodológica desarrollada, así como los resultados obtenidos de su implementación (opinión de alumnos y profesores, éxito de la metodología, etc.)

Los tres objetivos principales/últimos del proyecto son que los alumnos generen su propio conocimiento favorecido por una educación personalizada; que adquieran competencias que les ayuden a resolver problemas en un futuro, y que el método de evaluación no se base en la memorización, sino en el trabajo personal de cada alumno. Por este motivo, el primer indicador para la evaluación de los resultados serán las calificaciones finales obtenidas, que se basarán en la evaluación de las distintas versiones del proyecto, de la exposición del proyecto, y del trabajo y la motivación mostrada en clase. Las calificaciones finales podrán ser comparadas con las notas finales obtenidas en cursos anteriores, donde no se implementaron este tipo de metodologías, para comprobar si existe una mejoría de las calificaciones gracias al desarrollo de nuevas actividades de educación innovadora. Además, al final del semestre se les pedirá a los alumnos que rellenen un cuestionario en el que nos expondrán las competencias y habilidades que consideren haber adquirido durante el desarrollo del proyecto y donde nos expresarán su opinión sobre la nueva metodología empleada durante el curso, teniendo espacio para sugerir propuestas de mejora de cara a los años próximos. Igualmente, se le pedirá al profesorado implicado que rellene un cuestionario que nos permita conocer la dificultad de implementación de la actividad y, en general, el grado de satisfacción con dicho recurso educativo.

Tras el diseño, desarrollo y evaluación de la actividad educativa descrita en este proyecto, se pretende obtener como producto resultante una guía metodológica detallada de la actividad, que permita desarrollarla e implementarla en otras asignaturas de distintos grados donde se imparta ingeniería genética, no solo de la UPM sino de otras universidades españolas. Se pretende que esta guía no sea estática, sino que pueda ser de utilidad en asignaturas donde se imparta ingeniería genética a distintos niveles, al margen del grado o máster en el que se imparta. Para ello, se pretende desarrollar una guía abierta en la que el nivel de las distintas versiones de los proyectos a desarrollar durante la metodología pueda variar y adaptarse al nivel de exigencia de la asignatura.

Tras la finalización del proyecto se planea escribir un artículo de investigación docente en una revista especializada de ámbito nacional o internacional. En dicho artículo se describirá en detalle la guía didáctica de la nueva metodología para enseñanza superior, con el fin último de que pueda ser seguida e implementada en cualquier universidad del mundo sin dificultad. Asimismo, se detallarán las dificultades encontradas tanto en el diseño como en el desarrollo del proyecto, así como los resultados y evaluaciones obtenidos tras su implementación, describiendo detalladamente los pros y contras que conlleva el desarrollo de este tipo de proyectos en un aula universitaria. La metodología podrá ser difundida en la UPM a través del portal de Innovación educativa, y a través de los canales de difusión de la ETSIAAB.

El GIE Magya está compuesto tanto por trabajadores de la UPM como de la Universidad de Almería (UAL). El personal de la UPM que va a participar en este proyecto es tanto PAS como PDI pertenecientes a la unidad de genética, del Dpto. de Biotecnología y Biología Vegetal. Sin embargo, el personal de la UAL implicado en este proyecto pertenece al área de Didácticas de las ciencias Experimentales, del Dpto. de Educación.

 El desarrollo exitoso de metodologías innovadoras pasa por la fusión de los conocimientos de profesores especializados en la materia impartida en la asignatura a la que va dirigida la metodología, genética en este caso, con especialistas en educación, más si están directamente implicados en el diseño de metodologías en ciencias experimentales, como es el caso de los profesores de la UAL.

Por ello, este proyecto se va a llevar a cabo en colaboración con profesores del área de Didáctica de las Ciencias Experimentales de la UAL, que nos guíen y ayuden durante el desarrollo de esta metodología docente diseñada específicamente para el aprendizaje de técnicas de ingeniería genética.