Source material

Capítulo 23 ¿Alimentos, Sostenibilidad y Alfabetización Científica en un solo paquete? Oportunidades y desafíos en el uso de la acuapónica entre los jóvenes en la escuela, una perspectiva danesa

1. 23.1 Introducción

   Original publication 2019 · Publicado por primera vez en FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   La producción y el consumo sostenibles de alimentos son desafíos importantes para la sociedad. El crecimiento de la población, la escasez de tierras cultivables y la urbanización son factores importantes en esta esfera, lo que lleva a un creciente interés por las nuevas tecnologías sostenibles de producción de alimentos, que no se limitan necesariamente a entornos marítimos o rurales. La acuapónica es una de estas tecnologías que ha recibido una mayor atención, en particular, ya que se puede aplicar fácilmente también en entornos urbanos. Estas nuevas tecnologías, incluida la acuapónica, también ofrecen nuevas oportunidades como herramientas de aprendizaje para personas de todas las edades, pero son especialmente atractivas para los jóvenes en la escuela. Este capítulo informa sobre los hallazgos del programa educativo Growing Blue & Green (GBG) que ha sido desarrollado y probado en entornos educativos en el área Greater Copenhagen. Otros estudios sugieren también que parece haber posibilidades de utilizar la acuapónica como una forma clave de aprender acerca de la producción sostenible de alimentos en un amplio espectro de disciplinas académicas en la escuela, ya que puede integrarse fácilmente en el currículo educativo existente. Algunos estudios han examinado la aplicación de la acuapónica en un contexto educativo. Graber et al. (2014) estudiaron el potencial de la acuapónica como método de producción de alimentos para áreas urbanas que enseñan temas de sostenibilidad de alumnos de séptimo grado en clases de ciencias. La idea detrás del concepto era introducir y capacitar a los estudiantes en el «pensamiento de sistemas» combinando el cultivo de peces y plantas. Junge et al. (2014) mostraron que la capacidad de pensar de manera sistemática de los estudiantes mejoró significativamente como resultado. El estudio también sugirió que, a partir del aprendizaje social en grupos, los estudiantes desarrollaron mayores habilidades de trabajo en equipo. Sin embargo, aparte de estos ejemplos, la literatura acuapónica es relativamente limitada y la mayoría de los artículos disponibles se han centrado en los aspectos tecnológicos de los sistemas. Este capítulo intenta llenar esta brecha de conocimientos explorando las oportunidades para integrar la tecnología acuapónica en el aprendizaje escolar y descubrir algunas de las limitaciones y oportunidades.

   El capítulo se basa en tres casos empíricos, en los que la acuapónica se ha aplicado en entornos de escuelas primarias en el área metropolitana de Copenhague. Esto incluye un estudio exploratorio sobre las oportunidades educativas en la escuela (Bosire et al. 2016), un estudio de factibilidad realizado entre profesores (Bosire y Sikora 2017), así como las perspectivas de la primera parte de un estudio educativo Growing Blue & Green (Toth y Mikkelsen 2018).

   El objetivo de este capítulo es introducir y discutir intervenciones acuapónicas educativas en las que se utiliza la acuapónica en una escuela primaria de Dinamarca y discutir cómo se puede llevar a la práctica la teoría. En el capítulo se analiza el potencial de la acuapónica para contribuir al fomento de un aprendizaje más profundo sobre la producción urbana y sostenible de alimentos entre los jóvenes escolares en entornos escolares, así como las posibilidades de crear alfabetización digital mediante la adición de una autodetección digital y la herramienta de mantenimiento, es decir, la herramienta eGBG.

2. 23.2 Fundamentos Conceptuales

   Original publication 2019 · Publicado por primera vez en FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   Cabe esperar que el apoyo al desarrollo sostenible (SD) del sistema alimentario mediante esfuerzos educativos sea una buena inversión, ya que los niños en edad escolar son los futuros responsables de la formulación de políticas y productores.

   Según Shephard (2008), los educadores y especialmente los educadores superiores se han centrado tradicionalmente en el dominio cognitivo del aprendizaje, sin poner mucho énfasis en la educación primaria. Opinamos que el uso de instrumentos de aprendizaje adecuados a nivel de la escuela primaria puede ser un pilar esencial para lograr cambios positivos a largo plazo en las sociedades. Estos se pueden realizar a través de enfoques alternativos de aprendizaje y enseñanza, diferentes de los enfoques deductivos tradicionales como «aprender haciendo» y «aprendizaje experiencial», pioneros por Dewey (1997) en su experiencia laboral y educación. En nuestro trabajo de investigación, presentamos un tipo de perspectiva dimensional extracurricular, donde se agregan los resultados de aprendizaje de los alumnos aprovechando el dominio afectivo, que se centra en los intereses, actitudes, apreciaciones, valores, comportamientos cambiantes y conjuntos o sesgos emocionales (Shephhard et al. 2015). La acuapónica práctica promete ofrecer una herramienta práctica de aprendizaje inductivo basada en problemas para la educación.

   Todos los casos de estudio se basan en la idea de Service Learning (SL), donde los estudiantes utilizan el conocimiento académico para abordar las necesidades de la comunidad, y el triángulo del conocimiento (educación, investigación e innovación), que forman parte del programa de Estudios Integrados de Alimentos (IFS) de la Universidad de Aalborg (Mikkelsen y Justesen) 2015). El IFS también utiliza el Aprendizaje Basado en Problemas (PBL), donde el aprendizaje se aborda con problemas abiertos sin una respuesta correcta absoluta, así como enfoques de SL. El SL es un enfoque pedagógico que está arraigado en la ABP, así como en el enfoque de aprendizaje experiencial (McKay-Nesbitt et al. 2012). Utilizando el enfoque SL, se espera que los estudiantes se involucren en proyectos basados en las necesidades, deseos y demandas de las comunidades locales. El reciente interés por reformar las prácticas y estrategias educativas hace que el uso de la acuapónica sea un componente importante en el contexto educativo oportuno y relevante. Además, se está extendiendo el uso de métodos inductivos como el aprendizaje basado en la disciplina (Wood 2003: Armstrong 2008), así como el aprendizaje experiencial (Barba 2010; McKay-Nesbitt et al. 2012), donde los problemas y preguntas de la vida cotidiana se utilizan para informar el proceso de aprendizaje. Todos estos conceptos son favorables para la enseñanza acuapónica. Además, la idea de SL es compatible con el concepto de enseñanza acuapónica y la reciente Reforma Escolar Danesa (Ministerio de Educación de Dinamarca 2014) que presentan directrices sobre cómo integrar los aspectos prácticos y teóricos del currículo.

   Aunque hay varios sistemas aquapónicos que pueden ser suministrados por fabricantes y/o sistemas personalizados diseñados por consultores, la tecnología acuapónica en principio es bastante simple. Los principios básicos pueden ser bien entendidos por los estudiantes, y los sistemas pueden ser diseñados, construidos y supervisados por los estudiantes utilizando una gama de materiales y métodos, que van desde lo básico hasta lo sofisticado. Tomando esta premisa, la acuapónica es, por lo tanto, una tecnología que es muy adecuada para el enfoque del triángulo del conocimiento. La educación puede mejorarse mediante la creación de vínculos entre los tres lados del triángulo del conocimiento, es decir, la educación, la investigación y la innovación. El pensamiento innovador sobre cómo se podría implementar la educación para la sostenibilidad utilizando herramientas educativas prácticas lleva al educador hacia la acuapónica: un método de producción de alimentos que es esencialmente una integración simbiótica de dos disciplinas maduras: recirculación de la acuicultura y la hidroponía en un solo sistema de producción, donde los peces vivos generan nutrientes para la producción de plantas. Una unidad de sistema acuapónico simple, como la que se muestra en la Fig. 23.1, fue creada en una escuela primaria de Copenhague. La figura ilustra algunos de los componentes básicos utilizados con un breve detalle sobre su principio de funcionamiento: un simple acuario donde el agua de la pecera se mantiene a una altura constante a través de un diseño adecuado para la comodidad de los peces. A través de alguna acción de bombeo desde un tanque de sumidero situado debajo del lecho de cultivo, el exceso de agua que contiene residuos de pescado se realiza en ciclos a través de los lechos de cultivo de plantas, donde se alojan bacterias y otros microbios.

   

   Fig. 23.1 El aprendizaje acuapónico y la maqueta experimental. La ilustración muestra la configuración que incluye el tanque de peces de acuario y los dispositivos de monitoreo que se utilizan para medir el equilibrio de todo el sistema. La última parte es el núcleo del objetivo de aprendizaje para los estudiantes. (Fotos: cortesía de Lija Gunnarsdottir)

   El sumidero y el lecho de cultivo actúan juntos como mecánicos y biofiltros, respectivamente, eliminando sólidos y residuos disueltos.

   La configuración de la Fig. 23.1 ilustra un ejemplo educativo práctico, centrándose en la sostenibilidad, ya que proporciona un ejemplo práctico de cómo se pueden abordar los objetivos establecidos en los Objetivos de Desarrollo Sostenible (ODS) en la Agenda 2030 de la ONU para el Desarrollo Sostenible (ONU 2015b). Objetivo número 2, cuyo objetivo es poner fin al hambre, lograr la seguridad alimentaria y mejorar la nutrición, y promover la agricultura sostenible, y objetivo número 4, que se centra en garantizar una educación inclusiva y equitativa de calidad y en la promoción de oportunidades de aprendizaje permanente para todos (ONU 2015b). Estas cuestiones cruciales pueden incluirse en el enfoque del aprendizaje basado en problemas que se ha desarrollado en el caso de la GBG. Basado en la firme convicción de contar con soluciones tecnológicas para los problemas de los sistemas alimentarios contemporáneos, el enfoque GBG contribuye a una demostración de «modernización ecológica» en los procesos de producción de alimentos. A través del desarrollo de la didáctica para los temas de la EgbG de la sostenibilidad y la alfabetización alimentaria, se hizo evidente que para que un sistema de este tipo produzca cambios, es necesario contar con la plataforma adecuada a través de la cual se puedan intercambiar conocimientos y habilidades entre los jóvenes y sus profesores en el entorno escolar.

   Otros estudios han demostrado que la falta de alfabetización alimentaria y nutricional entre los jóvenes es motivo de creciente preocupación (Vidgen y Gallagos 2014; Dyg y Mikkelsen 2016). Esto es particularmente preocupante, ya que las formas convencionales de producción de alimentos y los actuales impulsores persistentes de la ciencia y la tecnología han alimentado la explotación mundial insostenible de los recursos de la tierra, lo que ha dado lugar a numerosos desafíos dentro del sistema alimentario (FAO 2010; PNUD 2016). Además, el aumento de la población mundial y la rápida urbanización han sobrecargado el sistema alimentario. Las Naciones Unidas prevén que la población mundial aumentará en más de 1.000 millones de personas en los próximos 15 años, llegando a 8.500 millones en 2030. Se prevé que la mayoría (66%) vivirá en ciudades para el año 2050 (ONU 2015a). Estas tendencias, combinadas con el aumento de los hábitos alimentarios poco saludables y los trastornos relacionados con la nutrición, han hecho imperativo un nuevo enfoque de la nutrición alimentaria y la agroalfabetización en las escuelas.

   Las conclusiones del proyecto GBG y los resultados de numerosas entrevistas con profesores y estudiantes mostraron que la aplicación exitosa de la tecnología acuapónica depende de la planificación y el mantenimiento cuidadosos del sistema. La versión digital del GBG — el EGbG — se desarrolló para hacer frente a estos desafíos y aprovechar las oportunidades conexas para promover la alfabetización digital en la escuela. La idea del eGBG se inspira en la idea de autorregulación en sistemas biológicos. Se basa conceptualmente en la idea de autopoyesis: refiriéndose a un sistema capaz de reproducirse y mantenerse. El término introducido por primera vez en 1972 por los biólogos Maturana y Varela (1980) describe el automantenimiento química de las células vivas , y desde entonces, el concepto se ha aplicado en una amplia gama de campos como cognición, teoría de sistemas, y sociología. En el estudio eGBG, ilustrado por la configuración y los componentes de la Fig. 23.2, la calidad del agua, la temperatura, el oxígeno disuelto, el CO2, el pH, el amoníaco y el contenido de nitrito se miden con sensores utilizando una configuración electrónica y digitalizada, seguida de una regulación automatizada apropiada y ajustes a los niveles requeridos o establecidos. Este sistema, que se utiliza junto con un régimen de mantenimiento básico, permite a los niños aprender tecnologías de la información y las comunicaciones (TIC), junto con temas de ciencia, tecnología, ingeniería y matemáticas (STEM), además de una comprensión más amplia de la agricultura urbana sostenible y las prácticas de bienestar animal. El eGBG minimiza el error humano y reduce la cantidad de recursos críticos como el trabajo físico y las horas que de otro modo serían requeridas para el cuidado y mantenimiento de un sistema aquapónico equilibrado.

   

   Fig. 23.2 La configuración experimental de eGBG. La ilustración muestra las dos partes del sistema. El propio sistema aquapónico y los dispositivos de medición y el miniordenador utilizados para seguir la condición biológica del sistema eGBG

3. 23.3 Métodos

   Original publication 2019 · Publicado por primera vez en FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   En el contexto de este capítulo, se utilizaron tres fuentes de datos, incluyendo: a) un estudio exploratorio sobre las oportunidades educativas en la escuela (Bosire et al. 2016), (b) un estudio de factibilidad realizado entre docentes (Bosire y Sikora 2017), y (c) el estudio eGBG (Toth y Mikkelsen 2018).

   El primer estudio (a) se realizó como una exploración de las oportunidades y desafíos de utilizar la acuapónica como herramienta educativa. El estudio tuvo como objetivo investigar hasta qué punto tiene sentido utilizar la acuapónica en la enseñanza escolar. Se recolectaron datos de tres entrevistas cualitativas independientes (N = 3). Los informantes fueron (1) un profesor de biología dedicado a la enseñanza de ciencias naturales en la escuela primaria; (2) un empresario consultor, que también es un experto en acuapónica; y (3) un bio-agricultor acuático local. El procedimiento de análisis de datos se inspiró en el enfoque del futuro taller (Jungk y Müllert 1987), lo que llevó a una categorización y evaluación según las tres categorías de crítica, fantasía y estrategia.

   En el segundo estudio b), se llevó a cabo un estudio de viabilidad en la Escuela Pública de Blågaard, situada en el municipio de Copenhague, en cooperación con dos profesores de biología y un profesor de física y con la aprobación de la administración de la escuela. También participó el bio-agricultor y experto acuapónico local. Se desarrolló una instalación acuapónica de bajo costo para la enseñanza utilizando un sistema simple de producción de alimentos hágalo usted mismo (DIY) y componentes listos para la venta. La idea de este diseño y construcción era ilustrar que este tipo de tecnología puede emprenderse fácilmente, y no es sólo para el crecimiento urbano avanzado, sino que también tiene potencial para ser utilizada como herramienta de enseñanza científica en entornos más humildes como una escuela local. Dado que el presupuesto de la escuela es limitado, el objetivo general era completar el proyecto a bajo costo y ajustar cuidadosamente el sistema a los requisitos de los planes de estudio existentes.

   En el tercer estudio (c), se añadió un componente digital a una versión mejorada del sistema aquapónico y se introdujo el eGBG. El eGBG es un programa de aprendizaje basado en acuapónica simple, y está diseñado para crear ideas de aprendizaje entre adolescentes. El programa se centra especialmente en la enseñanza de los principios de producción sostenible de alimentos en las ciudades y, al mismo tiempo, en facilitar el aprendizaje de las TIC. La didáctica del programa tiene como objetivo mostrar cómo un sistema biológico como la acuapónica puede ser controlado, maniobrado y autorregulado mediante sensores y mecanismos de retroalimentación. Esto se hace conectando sensores que miden la temperatura, el pH y el equilibrio de nutrientes a través de una interfaz digital como Arduino. La eGBG desarrolló una sencilla herramienta de agricultura urbana basada en un paquete de aprendizaje para las escuelas donde los estudiantes pueden aprender sobre esta tecnología en las clases de biología. Al estudiar cómo funcionan los sensores, tienen la capacidad de aprender cómo se pueden integrar las TIC para monitorear y controlar un sistema biológico vivo.

   El programa educativo eGBG puede ser utilizado tanto en un curso interdisciplinario con las TIC como tema o en las asignaturas de biología, física y química. Los componentes de la eGBG son para un sistema aquapónico de bajo costo que ha sido desarrollado para el contexto escolar como se describió anteriormente. Algunos de los elementos clave fueron suministrados por BioTeket, empresa con una misión social y cultural con énfasis en la tecnología ambiental. BioTeket ofrece una serie de talleres y eventos, dando a los ciudadanos de Copenhague la oportunidad de adquirir experiencia con la vida urbana sostenible. El montaje se realizó bajo la supervisión técnica de la empresa. Según los planes de estudio nacionales, las TIC en la escuela primaria no se enseñan como una asignatura independiente, sino de manera transversal que abarca varias asignaturas. Por lo tanto, la combinación de un control inteligente y basado en sensores y un sistema biológico parece sencillo para este requisito. Las tecnologías agrícolas urbanas requieren un sistema de monitoreo con multitud de sensores, ya que mantener un sistema en equilibrio requiere una medición continua de la temperatura, el pH, etc. Para cumplir con este requisito, el eGBG fue desarrollado en cooperación entre la Universidad de Aalborg, una escuela municipal de Albertslund, y el empresa BioTeket. El proceso de desarrollo se configuró como un estudio de investigación de acción en el que se recogieron datos junto con el proceso de desarrollo.

4. 23.4 Conclusiones y debate

   Original publication 2019 · Publicado por primera vez en FarmHub Learn 2020-06-04 · Aquaponics Food Production Systems

   1. A partir del primer estudio, los hallazgos mostraron que las visiones de una nueva forma de enseñanza con inclusión de la tecnología moderna pueden ser percibidas como una ventaja para influir en los procesos transformacionales en la escuela. Sin embargo, este proceso requiere algunas consideraciones críticas, prácticas y teóricas para la implementación del sistema a fin de que sea exitoso y sostenible a largo plazo. Algunos de los aspectos positivos desde la perspectiva de los usuarios incluyeron una amplia gama de aplicaciones en los temas de biología, matemáticas, ciencia y más. Reducción de la contaminación y uso eficiente de los recursos; flexibilidad de la configuración del sistema, por ejemplo, en tejados; y producción de productos gemelos (ecológicos\ *) (pescado y alimentos vegetales). Las limitaciones potenciales incluían limitaciones de tiempo, falta de recursos financieros, así como la necesidad de cuidados y mantenimiento frecuentes. (\ * En la UE, la legislación vigente establece que sólo los productos vegetales cultivados en el suelo pueden considerarse «orgánicos». Este no es el caso, por ejemplo, en los Estados Unidos, donde los productos acuapónicos pueden cultivarse orgánicamente y legalmente venderse como orgánicos).

   2. A partir del segundo estudio (b), el estudio de factibilidad, las experiencias del estudio indicaron que el concepto de aprendizaje, la idea general y la didáctica encajan bien en los currículos educativos y también en los proyectos que la escuela ya había planeado emprender en el campo de la sostenibilidad. La experiencia demostró que esa enseñanza debe planificarse cuidadosamente con suficiente antelación. Además, la idea de un enfoque del triángulo del conocimiento, que incorpore el aprendizaje de servicios, la investigación universitaria, una pequeña empresa y el personal de aprendizaje a un proyecto informal y una red de innovación, es una forma fructífera de organizar la empresa. Además, la iniciativa cuenta con el apoyo del municipio, que ve como objetivos importantes el espíritu empresarial y los enfoques innovadores de aprendizaje.

   3. El tercer estudio (c), el estudio eGBG, mostró que la escuela era de apoyo y ya tenía sensores recién adquiridos para medir el pH, la temperatura, el COSub2/sub y el oxígeno disuelto (DO). Por lo tanto, los datos podrían llevarse a cabo con un nuevo esfuerzo mínimo de capacitación, ya que el personal docente ya estaba bien preparado para recopilar datos digitalmente. La escuela, en el momento de la puesta en marcha del proyecto, ya estaba planeando medir nitrato y amoníaco utilizando los sensores, ya que el concepto básico de la enseñanza era aumentar el conocimiento, la habilidad y la competencia en relación con el ciclo del nitrógeno. La idea de crear tecnología acuapónica y aplicarla en la enseñanza fue aceptada fácilmente por la escuela, ya que la escuela vecina ya tenía ese tipo de sistema AP en funcionamiento.

   Gracias a los profesores de biología Mette y Else en la escuela Blågård en el municipio de Copenhague, a Lilja Gunnarsdottir y a los profesores de la escuela Herstedlund, y a Inge Christensen del Centro de Naturaleza en el municipio de Albertslund. Gracias también a Viktor Toth, estudiante de Estudios Alimentarios Integrados de la Universidad de Aalborg, por proporcionar datos del estudio eGBG. Gracias también a Tomasz Sikora y Kathrine Breidahl de los Estudios Alimentarios Integrados que participaron en el trabajo de campo. Gracias también a la propietaria y CEO Lasse Antoni Carlsen de Bioteket, Copenhague, por proporcionar componentes y orientación en el desarrollo del programa GBG.