LABORATORIO QUÍMICO VIRTUAL DE FENÓMENOS MEDIOAMBIENTALES (SIMA).

 

M.Sc.Pável Clavelo Robinson, Dra.Diana Mondeja González

Departamento de Fundamentos Químicos y Biológicos

Instituto Superior Politécnico "José Antonio Echeverría" (ISPJAE)

Calle 127 s/n Marianao, C. Habana, Cuba

diana@quimica.ispjae.edu.cu

pavel@quimica.ispjae.edu.cu

RESUMEN

La falta de los temas relacionados con el medio ambiente es una realidad que enfrentan nuestros planes de estudio en las carreras de ciencias técnicas en muchas universidades.

Un problema fundamental se presenta en las asignaturas básicas para el estudiante de perfil químico, como son la Química General y la Química Inorgánica, donde el futuro profesional va logrando maneras de comportamiento en el mundo en que vive que está siendo azotado por numerosos factores que muchas veces el alumno desconoce.

El apoyo a la motivación del estudiante, que deriva en un mayor interés por la enseñanza y el aprendizaje, es un fenómeno que normalmente se consigue con los ejercicios de simulación.

La educación ambiental y las actividades de simulación tienen muchos puntos en común, ya que el estudiante mejora el rendimiento, gracias a la aplicación de conocimientos, al estudio de valores, de los puntos de vista, de la toma de decisiones y a la reacción ante la información recibida.

Es por tanto que este trabajo se propone la estrategia a seguir para simular mediante la computadora fenómenos del medio ambiente de difícil manipulación en un laboratorio químico real como por ejemplo: la lluvia ácida y el efecto invernadero, facilitando la introducción de la dimensión ambiental en los planes de estudio de algunas asignaturas de la disciplina.

 

INTRODUCCIÓN

Hablar de computación, es hablar de un tema apasionante en todos los sentidos, nos hace soñar sobre el futuro, nos hace discutir sobre las tecnologías apropiadas y sus costos, las políticas para desarrollar una industria, institución y un país. Pero fundamentalmente hablar de computación o Informática es hablar de la necesidad de recursos humanos capacitados, de los cambios en la forma de trabajar y los nuevos empleos, de las nuevas posibilidades de desarrollo individual y hasta de aprendizaje por computadora; hablar de computación es hablar de educación. No por gusto se habla ya de la nueva sociedad de la información, de la Informatización de la sociedad (I).

Dentro de los posibles empleos de las computadoras se encuentra su uso creciente en la práctica docente y más específicamente en el proceso educativo, donde el hecho de equipar a cada alumno con uno de estos apasionantes medios para la resolución de problemas y la enseñanza individualizada, los ayuda a una mejor formación académica y profesional. No obstante esto implica que sea necesario perfeccionar los métodos educativos de manera que el proceso de instrucción transmita lo mismo en menos tiempo, sin sacrificar la amplitud, la profundidad y la calidad en la enseñanza.

La enseñanza tradicional de las ciencias básicas, en particular de la química, se ha hecho difícil por la existencia de un alto nivel de abstracción en la resolución de problemas y formulación de conceptos.

Las posibilidades interactivas de las computadoras, la integración de sonido e imagen, la hipernavegación y la simulación de la inteligencia humana, hacen de esta un poderoso medio para ser utilizado eficientemente en la representación de fenómenos químicos, ya sean naturales o abstractos, lo que abre un amplio camino a recorrer en la enseñanza de la química.

Los ordenadores, al disponer de una gran capacidad para almacenar y organizar la información pueden ayudarnos a comprender el medio ambiente y los efectos de nuestras actuaciones. Así por ejemplo nos permiten poner en marcha mecanismos de control y seguimiento tanto de procesos naturales como industriales, simular experimentos peligrosos o desarrollar modelos de complejos procesos y sistemas (II).

Hoy en día ha sido más o menos común, la introducción de la dimensión ambiental en los programas de carreras afines con las Ciencias Naturales y otras. Se reconocen que las causas fundamentales de los actuales problemas ambientales, están en cómo el hombre ha implementado el proceso de satisfacción de sus necesidades materiales. La sociedad desarrollada ha sustentado y promovido patrones de producción y consumo insostenible, que atenta contra la estabilidad del sistema mundial.

Por todo ello, resulta una necesidad impostergable, introducir la dimensión ambiental en las carreras de Ingeniería, en función de lograr de manera paulatina un nuevo entendimiento y nuevas relaciones de los futuros profesionales con el medio ambiente en general.

La falta de los temas relacionados con el medio ambiente es una realidad que enfrentan nuestros planes de estudio en las carreras de ciencias.

Un problema fundamental se presenta en las asignaturas básicas para el estudiante, como son la Química General y la Química Inorgánica, donde el futuro profesional va logrando maneras de comportamiento con el mundo en que vive que está siendo azotado por numerosos factores que muchas veces el alumno desconoce. Es por tanto que este trabajo se propone los siguientes objetivos:

 

DESARROLLO

El uso de simuladores da a los alumnos la posibilidad de hacer una prueba, de aplicar los conocimientos ya adquiridos y de ganar confianza, mejorando así su rendimiento académico (III).

La disciplina, que es el resultado del fomento sistemático de la reflexión de problemas cuidadosamente graduados, está íntimamente ligada a la toma de decisiones. En este sentido, la simulación es esencialmente un proceso que enseña a experimentar y a comprender situaciones cambiantes (IV). La simulación se usa preferentemente cuando el experimento real es difícil de observar por razones de tiempo, cuando es peligroso, o los materiales necesarios son muy costosos. También puede ser usada como preparación para el laboratorio. Este tipo de simulación puede orientarse en dos direcciones:

La simulación de comportamientos es la mas extendida, en ella, el modelo está presente en el sistema y es conocido por el alumno. Un ejemplo podría ser la simulación de un reactor químico, donde el alumno conociendo las ecuaciones que rigen el proceso, puede modificar los valores de algunas variables y estudiar sus consecuencias. En este programa que estará realizado en el Sistema Autor ToolBook II Instructor 6.5 (conociendo las posibilidades que tiene este sistema para elaborar programas educativos con el uso de la multimedia), el estudiante ampliará sus conocimientos sobre problemas del medio ambiente como la lluvia ácida simulados en la computadora como si fuera un laboratorio Químico donde primeramente el alumno se identificará (Ver Figura 1) y seguidamente se le propone que práctica de laboratorio realizar (Ver Figura 2).


Figura 1


Figura 2

Una vez seleccionada la práctica se le muestra al estudiante una breve introducción de la práctica donde puede hacer uso de algunos enlaces a páginas de Internet relacionadas con el tema de la práctica. Seguidamente se realizan las preguntas iniciales de manera aleatoria (Ver Figura 3) y el resultado se va almacenando en un registro y se da paso a la selección de reactivos (Ver Figura 4) y equipos de laboratorio (Ver Figura 5). Una vez seleccionado lo anterior se da paso a la simulación de la práctica (Ver Figura 6) donde el alumno ya debe conocer la técnica de la misma, aunque a través del programa puede acceder a ella.

Inicialmente el estudiante debe arrastrar con el ratón (mouse) los materiales de laboratorio que se encuentran a la derecha de la pantalla. Una vez que los coloque correctamente se activará el botón de ejecutar la simulación.

Figura 3

 

Figura 4

 

Figura 5

 

Figura 6

Una vez vista la Práctica se le formularán preguntas al estudiante acorde a lo observado en la simulación u otras que podrían tener algún que otro cálculo relacionado con compuestos que se utilizan o se obtienen en la práctica en cuestión (Ver Figura 7).

Figura 7

Es necesario destacar que el estudiante contará en todo momento con la ayuda operacional y algunos elementos de información sobre algunos problemas del medio ambiente como por ejemplo: ¿Qué es la lluvia ácida?, causas de la formación de esta, formas de mejorar estos problemas, ¿Qué es el efecto Invernadero? y los gases que lo provocan, etcétera.

Una vez terminadas las preguntas finales y obtener la calificación de las mismas el programa dará las conclusiones de la práctica mostrando la calificación cuantitativa y cualitativa del alumno (Ver Figura 8). Al estudiante que no haya contestado correctamente cualquiera de las preguntas el sistema le brinda a través del botón representado por "R/" la respuesta correcta de estas.

Figura 8

Si el estudiante desea terminar podrá hacerlo y podrá realizar otra práctica siempre que el profesor lo haya definido anteriormente.

Si es así comenzará todo de nuevo. Cada Práctica simulada se representa por un programa diferente.

El contenido de la evaluación del estudiante puede ser visto a través de una aplicación "Bdatos.exe" que solo el docente es capaz de acceder a esta mediante una contraseña.

A partir de esta aplicación no solo el profesor puede conocer el nombre y la calificación del estudiante en la práctica, sino que puede además elegir la práctica que el alumno realizará.

 

CONCLUSIONES

  1. Se espera que con la aplicación de este sistema facilite la introducción de la dimensión ambiental en los planes de estudio algunas de las asignaturas de la disciplina, logrando así hacer énfasis en la estrategia que sigue el país referente a la Educación Ambiental.
  2. Una vez terminado el programa el mismo pudiera ser destinado a seminarios con los estudiantes sobre el tema relacionado con estos fenómenos y hacer esta actividad académica más interactiva y agradable.
  3. Con el uso de este simulador el estudiante con el tiempo mostrará cambios de comportamiento en relación con la explotación y uso de los recursos naturales, dando como resultado nuevas formas de relación con la naturaleza.

 

REFERENCIAS

I URL: http://msip.lce.org/erporto/libros/edu1/introduc.htm

IIJ. F. Martinez Huerta, "Tecnología Informática y Educación Ambiental" http://www.netaldea.es/antropia/jornadas/ponen1.html

III Antonio Vaquero; "Tecnología en la Educación: TIC para la enseñanza la educación y el aprendizaje", 1996

IV John L. Taylor; "Guía de simulación y de juegos para la educación ambiental", LIBROGRAF S.A., España, 1993

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