Introducción

La transversalidad se presenta cuando existe un eje en común entre varias disciplinas, derivada de una temática en común en la cual convergen; También pueden ser considerados como aquellos saberes que se encuentran más allá de las disciplinas, permitiendo la concepción de la realidad y sus problemas a través de la unidad del conocimiento (^{Ibarra et al., 2019}). Otros autores señalan a la transversalidad como una táctica en la cual se emplean temas o ejes principales en la formación de los estudiantes y que pueden generar una permeación en gran parte del contenido curricular, ya sea a través de programas, proyectos, actividades contempladas en la institución educativa (^{Andrés y Sarria, 2009}).

En el proceso educativo dentro de los diferentes niveles se puede observar la presencia de elementos del marco curricular que presentan un carácter de transversalidad. Entre las características más importantes de estos elementos se encuentran, como ya se mencionó, que el contenido no se encuentra asociado a una sola disciplina, sino a varias de ellas, incluyendo sus elementos prescriptivos (^{Garzón Guerra y Acuña Beltrán, 2016}; ^{Rodelo Molina et al., 2020}). Otro factor importante en la transversalidad es la relevancia social, es decir, ese elemento considerado como transversal ostentara una preeminencia, ya sea de carácter ambiental, salud pública, cultural, etc. Finalmente, se puede establecer como tercer elemento para la transversalidad la carga valorativa, lo cual nos indica la importancia de que el alumno adquiera no solamente una serie de conocimiento, sino impactar de manera significativa en las actitudes y comportamientos, además de generar reflexiones y juicios de valor, así como promover una perspectiva más crítica de la problemática abordada (^{Andrés y Sarria, 2009}; ^{Rivas-Escobar et al., 2021}).

Podemos establecer de manera resumida que, la transversalidad busca que los conocimientos disciplinarios se enlacen con las problemáticas o situaciones trascendentales direccionada a través de ejes. Así mismo, es necesario generar nuevas estrategias, metodologías y la reorganización de contenidos para lograr una correcta alineación alrededor de un eje (^{Piza-Flores et al., 2018}).

Un concepto que es asociado a la transversalidad y que suele ser considerado como un sinónimo de este es la interdisciplinariedad, el cual se refiere al empleo de técnicas, métodos y conocimientos de varias disciplinas con un objetivo en común, estableciéndose un proyecto escolar en este caso, en el cual las disciplinas cooperen entre sí para el cumplimiento de los objetivos de dicho proyecto. En algunos casos, la definición de interdisciplinariedad suele ser limitada a una simple relación recíproca entre disciplinas (^{Burgués et al., 2013}; ^{Carranza et al., 2017}; ^{Lavega et al., 2013}; ^{Reyes Cristi, 2018}). Teniendo en cuenta esta definición de interdisciplinariedad y las abordadas previamente sobre transversalidad, podemos observar una estrecha relación entre ambos conceptos y en sus implicaciones en la práctica, aunque la transversalidad aborda situaciones más complejas y que no se encuentran limitadas exclusivamente a una disciplina.

Una propuesta existente para desarrollo de competencia en educación superior en México y que conlleva una alta carga de trabajo interdisciplinario y transversal es el Modelo Tec 21 del Instituto Tecnológico y de Estudios superiores de Monterrey, en el cual a través de un reto (situación problema a resolver) se interrelacionan un bloque de unidades de formación (asignaturas) para lograr una solución satisfactoria (^{Juárez et al., 2015}; ^{Olivares et al., 2021}). Este modelo es aplicado a todas sus licenciaturas e ingenierías, y permite al alumno proponer modelos y prototipos para la resolución de un problema.

Actualmente, la educación media superior se encuentra en proceso de replanteamiento en su marco curricular común. La actual reforma busca promover como una de sus principales características: la transversalidad, de forma que permee a todo el marco curricular común y a sus elementos básicos como son los recursos sociocognitivos, los recursos socioemocionales y las áreas de acceso al conocimiento, entre las cuales se encuentran las ciencias naturales y donde se ubica a las asignaturas de química (^{Pablo et al., 2022}).

En este sentido, es necesario generar proyectos en donde se involucren las diferentes asignaturas cursadas en un semestre y que tengan conocimientos en común a fin de lograr fortalecer los aprendizajes esperados. Estos proyectos buscan enfrentar a los alumnos con problemas reales, en aras de proponer soluciones que realmente impacten a nuestra sociedad.

Es innegable que a nivel global nos encontramos viviendo una situación de emergencia a consecuencia de la sobrepoblación, el uso inadecuado de recursos naturales, la contaminación y el calentamiento global, por lo que se ha hecho un llamado por parte de la UNESCO a la educación en el desarrollo sostenible, concientizando (^{Carranza et al., 2017}; ^{Obaya y Giammatteo, 2018}). Además, es evidente que los conocimientos de química juegan y jugaran un rol importante en la búsqueda de soluciones para los problemas ambientales.

En el desarrollo de proyectos para la enseñanza de la química resulta importante considerar la integración de los contenidos conceptuales, los procesos de búsqueda de conocimientos, incluyendo la experimentación y finalmente desarrollando las habilidades del estudiante de generar modelos y argumentación en la interpretación de los fenómenos naturales, incluyendo un debate socio-científico (^{Caamaño y Caamaño, 2018}).

Sin embargo, para las ciencias experimentales, la limitante de los espacios (como laboratorios) y los tiempos de experimentación puede complicar el desarrollo de estos proyectos, siendo una alternativa el uso de simuladores y aplicaciones computacionales.

En consideración de las situaciones previamente expresadas, este trabajo expone una propuesta de proyecto transversal e interdisciplinario para ser desarrollado en el primer semestre de la educación media superior en México, involucrando las asignaturas de química I, metodología de la investigación, matemáticas I e informática I, teniendo como eje central el calentamiento global y la aplicación del método científico para proponer estrategias efectivas para contrarrestar el problema.

Materiales y Métodos

El pilotaje de este proyecto transversal se desarrolló en una preparatoria privada con bachillerato general en la localidad de Ciudad Juárez, Chihuahua, en México. En este caso se trabajaron con 30 jóvenes correspondientes a 3 grupos de primer semestre y cuyas edades oscilaron entre los 15 y 17 años. Todos ellos provenientes de un estatus socioeconómico medio alto.

El proyecto gira en torno al eje transversal ambiental, el cual busca el abordar temáticas como el respeto a la naturaleza, uso de recursos naturales, desarrollo sostenible y reciclaje. Teniendo en cuenta esto, la propuesta buscó abordar el calentamiento global como un problema ambiental y social, de tal manera que los estudiantes propusieran algunas estrategias para contrarrestarlo a través del análisis de acciones específicas y evaluando, mediante predicciones, el impacto que dichas estrategias generaran

El proyecto buscó la incidencia en las competencias genéricas de educación media superior, propuestas en la reforma educativa actual del 2012 y reguladas a través de la dirección general de bachilleratos. Una de las competencias en las que se buscó impactar fue la competencia 5: “Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos: Ordena información de acuerdo con categorías, jerarquías y relaciones” (^{Dirección General del Bachillerato, 2017}), involucrándose en la construcción de hipótesis, obtención de evidencias mediante el uso de herramientas informáticas, empleando para ello el desarrollador de escenarios ambientales del MIT denominado EN-ROADS (^{Chikofsky et al., 2022}) que les permite producir conclusiones sobre el efecto de algunas acciones sobre el calentamiento global.

El proyecto transversal se desarrolló en las siguientes etapas:

Resultados y Discusión

La metodología descrita fue puesta aprueba a través de un pilotaje realizado en la institución de educación media superior de nombre Instituto Tesla de Ciudad Juárez, durante el periodo el semestre agosto-diciembre 2020, encontrándose los alumnos en aislamiento debido a la pandemia de COVID-19. La actividad se inició una vez que los alumnos concluyeron el tema de método científico en la asignatura de química I, empezando con el planteamiento de la problemática a abordar, auxiliándolos a través de una presentación (Figura 1).

Figura 1 Presentación de guía aplicada a los alumnos de química I. 

En la etapa inicial se les solicitó a los alumnos la formación de equipos de 4 personas para el desarrollo de un trabajo colaborativo (^{Johnson et al., 1999}). Además, para mejorar la eficiencia del equipo se estableció una interdependencia positiva por tiempo, al establecer tiempos para el desarrollo de las etapas procurando que ellas se efectuaran en el tiempo de clase para evitar problemáticas que pudiesen surgir en reuniones extra-clase (aun de manera virtual).

En este sentido, se les pidió a los alumnos que observaran la situación de la comunidad en donde viven y las contribuciones negativas que se hacen al calentamiento global, haciendo hincapié en que se centraran en aquellas actividades que ellos consideraban que podrían influir en la temperatura global. En las observaciones, uno de los equipos expreso:

“El calentamiento global es el aumento a largo plazo de la temperatura media del sistema climático de la Tierra. Es un aspecto primordial del cambio climático actual, demostrado por la medición directa de la temperatura y de varios efectos del calentamiento. El calentamiento global procede por cambiar la composición de gases en la atmósfera por la super emisión de gases de invernadero, tales como dióxido de carbono y metano. A medida que avanza el calentamiento, provoca cambios en el ambiente que a su vez pueden provocar otros cambios“

En este punto, se les solicitó a los equipos que delimitaran la problemática y la plantearan en función de solo algunas de las variables de las observadas en su entorno durante la etapa de observación y que posteriormente fueron definidas además de clarificadas en clase, ya sea mediante la disminución en gases invernadero, reforestación, uso de fuentes alternas de energía entre otras.

En el planteamiento del problema, los equipos se centraron en las estrategias, propuestas por ellos mismos, que consideraron las más apropiadas para contrarrestar el efecto del calentamiento global, haciendo énfasis que en aquellas opciones que pensaron más efectivas. En este sentido, se observó de manera satisfactoria que el enfoque de la mayoría de los equipos fue en factores que realmente pueden contribuir sobre la disminución en el calentamiento global (Figura 2).

Figura 2 Planteamiento del problema e hipótesis de uno de los equipos del pilotaje. 

En la etapa de la formulación de la hipótesis, se percibió que los alumnos llevaron a cabo la formulación de estas usando variables que posteriormente evaluaron mediante el simulador. Una de las hipótesis se muestra en la Figura 2, mientras que la de un segundo equipo:

“Esperamos que el uso de energías renovables, la disminución de combustibles fósiles, la replantación de árboles y el mejor manejo de fertilizantes baje la temperatura global al menos 0.5° centígrados, y con esto se tenga un futuro con energías más limpias, ecosistemas mejor conservados, nivel del mar estable y en pocas palabras, un mejor mundo para todos”

Es importante resaltar que la aplicación de este proyecto generó un impacto positivo, aun con el actual marco curricular por competencias, en donde el proyecto incidió en la competencia genérica “Desarrolla innovaciones y propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos”, en específico en el atributo: “Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez”. En este sentido, el acuerdo 444, estipula textualmente: “que el estudiante piensa crítica y reflexivamente y describe atributos relacionados con el método científico, como son la construcción de hipótesis, el diseño y la experimentación, para llegar a conclusiones y comunicar la información (^{Acosta Collazo, 2016}).

En la tercera etapa, en la cual se incluyó a la materia de informática, los alumnos hicieron uso del simulador de escenarios En-ROADS (Figura 3a) el cual permitió no solo observar las modificaciones en las tendencias globales al hacer cambios en el uso de fuentes de carbono, ganadería y reforestación, sino que, además, muestra a través de cuáles políticas públicas se puede lograr esto (Figuras 3b y3c). En este sentido, los alumnos buscaron cambiar los diversos factores a fin de disminuir la temperatura global lograda en los próximos 100 años (Figura 3d). Además, se les brindó acompañamiento, buscando analizar los diferentes factores sociales y económicos que podría traer el tomar políticas públicas drásticas y darse cuenta de que no solo la reforestación es suficiente en estos momentos.

Figura 3 Diferentes opciones del simulador END-ROADS y el desarrollo de una simulación por parte de algunos alumnos del pilotaje. 

En relación con la etapa de simulación, es importante señalar que, el uso de herramientas como los simuladores permiten que el alumno experimente escenarios similares a los de la vida cotidiana. En el caso de la realidad simulada, permite repensar los escenarios experimentados y generar nuevos conocimientos respecto de estos. En este sentido, también permiten la evaluación de efectos a futuro o la experimentación en situaciones donde no se cuenta con espacios adecuados como un laboratorio (^{Osorio Villa et al., 2012}).

El uso de este tipo de herramientas nos permite impactar directamente en la competencia disciplinar: “Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para investigar, resolver problemas, producir materiales y trasmitir información” (^{Abundez y Sandoval, 2019}).

Una vez establecidos los parámetros que los equipos modificarían en su proyecto, se procedió a mostrarles en la asignatura de informática los diferentes usos que el Internet puede presentar, tales como medio de comunicación, repositorio de información y las herramientas que se tienen a disposición para su acceso y evaluación, logrando con ellas, mejores procedimientos para la recopilación de datos. Además, se accedió al simulador y se les solicitó que consideraran las acciones que se involucran en la modificación de sus variables, como un uso mayor de energías renovables, considerando para esos casos las políticas públicas y gubernamentales, que son marcadas por el simulador. Una vez teniendo toda la información de los escenarios, estos fueron copiados a un archivo y se procedió a un análisis de resultados partiendo de las tendencias observadas en las gráficas y el incremento de la temperatura global que se podrían registrar.

El análisis realizado por los alumnos a través de los conocimientos de proporcionalidades en la asignatura de matemáticas I, permitió que los estudiantes evaluaran qué factores (aquellas variables seleccionadas como el uso de energías renovables, el transporte, y cuyo efecto fue cuantificado mediante el simulador) le permitían una disminución en la temperatura global de manera significativa y cuáles no mostraban un cambio, en este sentido, en la Figura 4 se muestra el análisis de algunos alumnos señalando los aumentos y disminuciones, finalizando en su reporte señalando relaciones de inversa proporcionalidad (Figura 4).

Figura 4 Escenario y análisis de resultados de los equipos mediante el uso del simulador END-ROADS. 

Finalmente, los estudiantes realizaron un reporte final sobre el trabajo de investigación, llegando a conclusiones bastante interesantes de las cuales se pueden citar textualmente las siguientes:

“Con los datos que el simulador EN-ROAD, se concluiría que el principal problema de cómo solucionar la contaminación es en las fuentes de energía, las que se han estado usando desde las últimas décadas, como la gasolina y el carbón, producen cantidades grandes de contaminación de aire la cual es la más dañina, la solución sería la implementación de más energías renovables y poner más impuestos a materiales como el carbón para reducir su uso”

“En los resultados de las simulaciones se observó que para hacer una modificación significativa en la predicción no basta con reducir el uso de los combustibles, ya sea cambiándolos por otras fuentes de energía, aumentando su precio. Es necesario aplicarlas todas estas medidas juntas o recurrir a otro plan. Cada una de las propuestas logró disminuir entre 0.1 y 0.4 grados, sin embargo, al aplicar todas en simultáneo logramos ver una disminución más drástica. Esta disminución fue de 0.6 grados y, aunque fue más notable, ni todas nuestras propuestas juntas lograron disminuir la temperatura tanto como esperábamos. Este conjunto de propuestas dejó la predicción en un aumento de 3 grados para el año 2100, es decir, disminuyó los resultados de la predicción en un 16.67%.”

Estas conclusiones dan oportunidad de hacer hincapié en las fuentes de energía renovable que se trata en la unidad II del programa de química I y a dar ejemplo de relaciones de variables para matemáticas, y finalmente un uso de las herramientas que proporcionan las asignaturas de métodos de investigación, así como computación. Así mismo, permiten el desarrollo de las competencias disciplinares comunicativas al incidir en la competencia: “Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta” e impactando en los atributos: “Estructura, ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética” (^{Guzmán Gómez, 2018}).

Conclusiones

En conclusión, se realizó una propuesta de proyecto transversal basado en el eje transversal ambiental, el cual fue piloteado con un grupo de estudiantes de educación de media superior; el pilotaje demostró que el proyecto contribuyó al desarrollo de las competencias:

En relación con los aspectos didácticos del proyecto, el empleo de una estrategia de trabajo colaborativo, el uso del simulador en la red como medio concreto para la evaluación, el uso de las tecnologías de la información y la comunicación para las dinámicas de discusión de los equipos, permitieron un fortalecimiento de las relaciones interpersonales, una visión de manera más concreta la problemática y el efecto de las posibles soluciones propuestas. Así mismo, permitió a los alumnos transitar a través de las etapas del método científico, estableciendo la importancia de este y del uso de las energías renovables en la disminución del calentamiento global.