L’uso della scienza di avanguardia nel programma di studi: il bilanciamento del peso corporeo Teach article

Tradotto da Daniela Caleppa. Friedlinde Krotscheck descrive come ha utilizzato un articolo d’avanguardia da “Science in School” per svolgere le sue lezioni sul corpo umano.

Per gli adolescenti, la scuola può essere di importanza secondaria. Molti studenti sono interessati principalmente al loro aspetto fisico, ai loro partner ed a divertirsi nel tempo libero; inoltre essi sono molto sensibili alle opinioni dei coetanei.  Pertanto, quando ho recensito un articolo per Science in School, riguardo ad una nuova potenziale terapia ormonale contro l’obesità (Wynne & Bloom, 2007), mi sono chiesta se avessi potuto usare l’articolo e le ansie degli adolescenti per rendere i miei studenti del Decimo anno (15-16 anni) più partecipi alle lezioni di biologia.

Il primo semestre del Decimo anno è dedicato al “corpo umano”; è la prima ed unica occasione in cui gli studenti possono approfondire l’argomento. Per più di tre mesi, ho dedicato tutte le 24 lezioni di biologia (ciascuna di 45 minuti) all’ “omeostasi ed il corpo umano”, concentrandomi sull’articolo di Science in School ed integrandolo con registrazioni video delle lezioni The Science of Fat (Evans & Friedman, 2004).

Ho iniziato col domandare ai miei studenti se avessero voluto provare un differente approccio alla materia, basato su esercizi e tabelle, che avevo preparato. Gli studenti avrebbero dovuto lavorare da soli e in gruppi, per sviluppare le proprie cartelle di informazioni (appunti, diagrammi e saggi), presentare i propri risultati ai compagni e prendere parte ai dibattiti in classe. Gli studenti hanno risposto con entusiasmo alla mia proposta.

Nei successivi tre mesi, l’entusiasmo degli studenti per l’argomento e l’approccio alla materia non era diminuito. Essi erano motivati a studiare gli apparati, cogliere il principio dell’omeostasi ed analizzare criticamente il loro stile di vita. Sono rimasta impressionata dalla serietà con cui lavoravano alle loro cartelle (anche al di fuori delle lezioni) e dall’entusiasmo con cui chiedevano più informazioni scientifiche, influenzavano l’andamento dell’unità didattica, esponevano gli uni agli altri le proprie ricerche e discutevano dei risvolti etici che il lavoro implicava.

Di certo, quando si parla di obesità,  ci si preoccupa di mostrare sensibilità nei confronti di studenti obesi o in sovrappeso.  Dato che l’unità didattica iniziava con una considerazione abbastanza lunga sull’omeostasi ed il metabolismo, gli studenti erano abbastanza rilassati quando siamo arrivati ad approfondire il concetto di indice di massa corporea (e chiaramente i dati individuali degli studenti non sono stati resi pubblici).

Quando abbiamo cominciato a parlare di obesità e dell’articolo di ricerca, i miei due studenti in sovrappeso erano euforici, perchè avevano realizzato che tale condizione non dipendeva necessariamente da loro, ed hanno iniziato a parlare apertamente in classe delle loro abitudini alimentari. Altri studenti hanno raccontato di ulteriori problemi di peso, come anoressia e bulimia.

Di seguito troverete le linee guida per riprodurre l’unità didattica. Io sono partita da qui per introdurre (con il consenso degli studenti) un differente approccio alle lezioni di biologia, più simile al metodo scientifico. In questo modo, inoltre, i miei studenti hanno realizzato che la conoscenza basilare dei fatti è importante per capire la ricerca d’avanguardia.

Se non riuscite a dedicare un periodo di tempo così lungo a questo argomento, potrete avvalervi di piccole parti del progetto, o schede individuali.

1) La vita quotidiana di uno studente

Iniziate la prima lezione con una semplice domanda: “Come stai?”. Discutere le risposte degli studenti, separandole in riscontri cortesi e riflessioni oneste delle loro emozioni (es. triste, felice, stanco, annoiato) permetterà di individuare i fattori che hanno influenzato le loro risposte, ad esempio:

• Se piace loro la scuola
• Se hanno fame o sete
• Quanto e che tipo di cibo hanno mangiato
• Quanto hanno dormito.

Da qui, conducete la discussione al metabolismo umano e ad uno dei diagrammi ( l’equilibrio energetico, a sinistra) di Wynne & Bloom (2007). Di compito, gli studenti dovranno completare quotidianamente la Tabella 1 per una settimana, annotando cosa hanno mangiato e che tipo di attività sportiva hanno praticato. Tutte le tabelle e le schede necessarie all’unità didattica possono essere scaricate dal sito web^w1 di Science in School.

2) Gli apparati

Per avvicinarsi all’argomento del metabolismo, gli studenti devono comprendere gli apparati del corpo umano e come essi lavorino insieme per mantenere l’omeostasi. Nel corso dell’intera unità, gli studenti dovranno acquisire una cartella di informazioni sulle differenti funzioni degli apparati, lavorando in gruppo o individualmente, in classe o a casa. E’ importante che l’insegnante fornisca solamente i materiali (libri di testo, siti internet, modelli, diagrammi e altre informazioni sui diversi apparati); gli studenti dovrebbero acquisire autonomamente le informazioni fondamentali. Io ho dato ai miei studenti pochissime linee guida sulle informazioni da raccogliere, supportando soprattutto i soggetti meno preparati. Altri insegnanti potrebbero voler fornire strumenti più numerosi.

Ogni gruppo di studenti potrà concentrarsi su un apparato, per poi esporre una presentazione di 15 minuti, consegnando al loro audience un test da completare.

Dopo aver raccolto informazioni su tutti gli apparati, gli studenti dovranno usare la Scheda 1 per:

1. Descrivere le funzioni di ogni apparato e riconoscere gli organi ad esso appartenenti.
2. Usare frecce e definizioni per descrivere l’influenza che gli apparati hanno l’uno sull’altro.

Mi sono soffermata per 12 lezioni sulle prime due parti dell’unità didattica, in seguito alle quali i miei studenti avevano acquisito una conoscenza base sugli apparati, su come essi dipendano l’uno dall’altro e sull’omeostasi. Ho spiegato solamente il sistema nervoso centrale, mentre tutti gli altri argomenti sono stati presentati dagli studenti.

3) Una valutazione della quantità di cibo assunto e dell’attività fisica

Con riferimento ai dati della Tabella 1, gli studenti dovranno formulare un’ipotesi sul proprio equilibrio energetico (es. perdita o aumento di peso). In seguito dovranno considerare come i loro risultati possano essere quantitativamente equiparati a quelli dei compagni di classe , ed infine arrivare ad utilizzare l’indice di massa corporea (IMC).

IMC = massa corporea (kg)
          (altezza (m))²

Usando questa equazione o un programma on-line per il calcolo dell’indice di massa corporea^w2, ogni studente deve calcolare il suo IMC. La prima lezione di The Science of Fat (“Deconstructing obesity” di Jeffrey M Friedman) può essere usata per introdurre alcuni limiti dell’IMC, in particolare il fatto che la sua efficacia non si possa estendere a tutti i soggetti esaminati.

In seguito, utilizzando la Tabella 2 ed i dati della Tabella 1, ogni studente deve calcolare il proprio equilibrio energetico e la media settimanale, per scoprire in quale direzione esso si orienti. Per fare ciò, gli studenti hanno bisogno dell’aiuto dell’insegnante, per convertire i dati della Tabella 1 in kilojoule. Ci sono anche molti siti internet che effettuano questi calcoli o forniscono le informazioni necessarie per procedere da soli^w3.

L’equilibrio energetico calcolato può variare da studente a studente – e può essere diverso dalle ipotesi formulate all’inizio di questa sezione. Nel diagramma “equilibrio energetico” (si veda sopra), inserite l’equilibrio energetico (in kJ) di ogni studente e discutete i risultati. Gli studenti realizzeranno che il dispendio energetico totale può essere diviso in energia che il corpo utilizza per i processi metabolici a riposo (indice del nostro metabolismo basale) ed energia usata durante l’attività fisica. Comunque, la Tabella 2 include solo il dispendio energetico durante l’attività fisica, mentre l’indice del nostro metabolismo basale varia da studente a studente.

I nostro dispendio energetico metabolico può essere valutato, basandoci sulla nostra altezza, peso, sesso ed età^w4, ^w5. Gli studenti possono calcolare l’indice del proprio metabolismo basale ed includerlo nel calcolo del loro equilibrio energetico della Tabella 2. Come cambiano le posizioni degli studenti sui loro diagrammi di “equilibrio energetico” dopo aver appreso questo dato (si veda sopra)?

A questo punto, potete introdurre il metabolismo a livello cellulare, utilizzando la Scheda 2. Gli studenti dovranno usare i propri libri di testo per rispondere alle seguenti domande, facendo collegamenti tra l’equilibrio energetico e l’attività di cellule, tessuti e organi.

1. Elenca le strutture cellulari e gli organuli coinvolti in ciascuna delle funzioni del diagramma.
2. Nella Scheda 2, usa frecce per mostrare l’interdipendenza di queste funzioni.
3. Compara la tua conoscenza delle funzioni cellulari con l’omeostasi del corpo umano. Descrivi ogni equivalente che noti.

Ciò ha portato ad una discussione tra i miei studenti sul fatto che il nostro fenotipo (ad esempio, se siamo alti o se siamo grassi) è influenzato dal modo in cui lavorano le nostre cellule. A volte queste cellule sono presenti, ma non funzionano bene. I miei studenti hanno così concluso che l’omeostasi avviene a tutti i livelli – tra cellule e tra organi e che essa (il suo equilibrio) è necessaria per avere un organismo sano.

4) Introdurre l’articolo di Science in School

Anche se la variazione nel dispendio di energia metabolica è stata presa in considerazione, non tutti gli studenti avevano un equilibrio energetico vicino allo 0; alcuni di essi assumevano chiaramente più (o meno) energia di quella che consumavano. Perchè? La discussione dovrà condurre al concetto di sazietà: la sensazione di aver mangiato abbastanza.

Introducete un secondo diagramma (a destra) da Wynne & Bloom (2007))– ma senza definizioni^w1. Descrivete lo studio riportato nell’articolo e spiegate i segnali di appetito, assunzione di cibo e sazietà. In particolare, potete dibattere ed investigare il ruolo della cellula L intestinale, a partire dalla conoscenza che gli studenti hanno delle funzioni cellulari nei nostri apparati.

Gli studenti devono definire il diagramma secondo tali conoscenze.

Dato che gli studenti hanno ora familiarizzato con il concetto di IMC e la definizione di obesità, fate in modo che essi, utilizzando la Scheda 3^w1,discutano in piccoli gruppi di obesità e della necessità di un aiuto contro tale patologia.

Chiedete agli studenti di immaginare di essere obesi e rispondere alle seguenti domande:

1. Di quale problema associato all’obesità (vedi Scheda 3) vorresti iniziare ad occuparti?
2. Come te ne occuperesti?
3. Chiederesti aiuto? In caso di risposta affermativa, a chi?
4. Fai una lista dei piccoli passi necessari a raggiungere il tuo obiettivo.
5. Quali tra i problemi associati all’obesità sono interconnessi? A cosa potrebbero portare tali problemi?
6. Pensi che l’obesità sia una patologia di cui potresti soffrire? Motiva la tua risposta.

La discussione deve portare gli studenti a concludere che l’obesità è un segno di un’omeostasi disturbata, in cui gli individui non riconoscono la sazietà perchè le loro cellule L intestinali non funzionano bene. I trattamenti a base di oxyntomodulina possono portare ad una perdita di peso, correggendo l’equilibrio energetico corporeo e permettendo di mantenere un peso sano.

5) Prospettive di cura

Prima di poter utilizzare l’oxyntomodulina su larga scala per curare l’obesità, sono necessari ulteriori studi. Utilizzate il riquadro sugli esperimenti clinici (sotto, da Wynne & Bloom (2007), per dimostrare che, prima di essere approvate, le medicine sono sottoposte a vari test per identificare e minimizzare gli effetti collaterali.

Possono sorgere, o essere poste, le seguenti domande:

1. Che effetti ha l’iniezione di oxyntomodulina sui ricettori del cervello?
2. Che effetti ha avuto l’oxyntomodulina sui volontari su cui è stato condotto questo studio, oltre a provocare la sazietà?
3. L’ormone iniettato può disturbare la produzione di oxyntomodulina dell’organismo (ed indurre inibizione)? Formulate un’ipotesi.

Conclusione dell’argomento

Chiedete agli studenti di scrivere un breve saggio, una storia creativa o un resoconto basato sui fatti, sul possibile impatto dell’uso dell’oxyntomodulina per curare l’obesità.

Infine, gli studenti potranno avviare un dibattito, chiedendosi se questo tipo di ricerca debba essere completamente accantonata. Perchè? Perchè no? Con i miei studenti, ciò ha portato ad una discussione vivace, giungendo al dato secondo cui molte più persone al mondo muoiono di fame, che di problemi connessi all’obesità.

Alla fine dell’unità, gli studenti dovranno aver capito che nel nostro organismo, gli apparati dipendono l’uno dall’altro e si influenzano a vicenda, e che se si modifica un parametro, si verifica una catena di cambiamenti altrove nell’organismo. Ciò è vero per ogni interferenza con l’omeostasi corporea, che si tratti di mangiare troppo, di digiunare o assumere troppi medicinali.