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Diseño de un entorno virtual de aprendizaje para Biología en la carrera de Bioingeniería
Ana V. Naranjo, Elisa Gómez, Arnoldo W. Fernández.
Email: [email protected].
Unidad Académica: Cátedra de Biología I - Bioingeniería- Departamento de Electrónica y
Automática- Facultad de Ingeniería. UNSJ.
EJE TEMÁTICO: ¿Cómo seleccionar, diseñar y desarrollar un ambiente educativo con
tecnologías digitales?
TIPO DE TRABAJO: Relato de experiencia
PALABRAS CLAVE: Bioingeniería, TICs, laboratorio virtual, Educación a distancia, biología
RESUMEN En el marco de un proyecto de investigación se diseñó un modelo mixto de enseñanza que
combina los recursos de clases presenciales con las actividades de entornos virtuales de EaD,
para la asignatura Biología de Bioingeniería.
Es una asignatura extensa esencial en la formación del bioingeniero. Cada unidad realiza un
práctico de laboratorio donde se demuestra y comprueban los fenómenos y estructuras
biológicas estudiadas en la teoría. Se implementa la EaD como una dimensión del espacio que
usa la tecnología como el nexo que facilita la relación creativa entre educación y virtualidad
diseñando prácticas virtuales de laboratorio multimediales interactivas. Esto se suma a las
prácticas presenciales. Los alumnos pueden reproducir virtualmente el práctico de laboratorio
que se desarrolló en clase desde su casa.
Para el diseño se han creado imágenes, utilizando Flash, con animaciones interactivas que
imitan o representan como se desarrolla en la realidad el proceso, con sus cambios de volumen,
color, aparición de nuevos objetos. Se usa la plataforma de enseñanza Moodle de la UNSJ. Los
contenidos están basados en estándares SCORM 1.2.
Se pretende lograr una relación continua docente-alumno y un refuerzo cognitivo.
ABSTRACT As part of a research project designed a mixed model that combines presential education
resources to the activities of virtual e-learning for chair of Biology for Bioengineering. RU
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It is an extensive course essential in the formation of bioengineer. Each unit makes a laboratory
practical which demonstrate and verify biological structures and phenomena studied in theory.
The e-learning is implemented as a dimension of space used as a nexus technology that
facilitates the creative relationship between education and vitality designing interactive
multimedia virtual laboratory. This is in addition to presential practices. Students can play
virtually the laboratory practical that developed in class from home.
To design images were created using Flash, with interactive animations that mimic or represent
as reality unfolds in the process, with volume changes, color, appearance of new objects. It uses
the Moodle learning platform of UNSJ. The content are based on SCORM 1.2. It aims to achieve
continuous teacher-student relationship and cognitive enhancement.
INTRODUCCIÓN. La evolución acelerada que la sociedad está experimentando, principalmente con los
fenómenos de globalización y de integración continental, requiere que la educación brinde
formas alternativas para poder enfrentar los desafíos del mundo de hoy. El surgimiento y
posterior valorización de modalidades de aprendizaje diferentes, con nuevos paradigmas que
demuestran que es posible tanto educar como educarse en ambientes externos a los
tradicionales de aula y "cara a cara" entre docente y alumno, han obligado a buscar un
replanteo de las distintas formas de educación en la actualidad.
Una de ellas, sin lugar a dudas, es la Educación a Distancia (EaD), pero no reducida a una
simple estrategia metodológica, sino como un nuevo paradigma educativo, contextualizado en
este escenario internacional y centrado en una concepción diferente de la enseñanza y el
aprendizaje, dinámicos y autodirigidos, con una fuerte incidencia de las nuevas tecnologías.
La educación a distancia, aparece para dar respuesta a la falta de alcance de la educación
convencional.
A través del uso de las nuevas tecnologías y, sustentando conceptos de la perspectiva
constructivista, que nace en el ámbito de la psicología educativa en la década de los sesenta,
se puede lograr que el alumno asuma la "construcción de su conocimiento", principio
fundamental de esta perspectiva.
Si como docentes, somos instrumentos para que nuestros alumnos comprendan el papel
preponderante que tienen en este proceso, los ayudaremos a lograr un aprendizaje activo. Si
meditan su proceso de aprendizaje (metacognición) tendrán la posibilidad de mejorarlo, a fin de RU
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que sea significativo y no tan sólo memorístico. Podrán construir redes conceptuales (desde el
aprender a aprender), a fin de lograr un aprendizaje permanente, que podrán aplicar luego a
nuevas situaciones como futuros profesionales de la ingeniería.
Este trabajo se centra en el diseño e implementación de prácticas virtuales de laboratorio de
Biología en la carrera de Bioingeniería, como apoyo a la educación presencial. En la
Universidad Nacional de San Juan, contamos con la plataforma virtual educativa Moodle,
administrada por la Unidad de Virtualización Académica, (Campus Virtual), que Rectorado, en la
cual ingresan los alumnos para realizar las prácticas de laboratorio virtuales.
Biología I es una asignatura que pertenece al Ciclo Básico de la carrera de Bioingeniería, se
dicta en el primer semestre del segundo año de la carrera. Sus contenidos son esenciales en la
formación del Bioingeniero, contribuyen el inicio de la especialización de la bioingeniería. El
programa de estudio de esta materia comprende: la célula, genética, tejidos, ecología y
evolución. Es un programa extenso que debe tratarse de modo tal que el alumno logre
compenetrarse con el desarrollo del la misma a lo largo del semestre, participando activamente,
junto con los docentes en la construcción de su conocimiento y logre de esta forma lograr un
aprendizaje significativo.
A cada una de las unidades temáticas del programa le corresponde un trabajo práctico de
laboratorio en los que se demuestra y comprueban los fenómenos y estructuras biológicas
estudiadas en la teoría.
El objetivo general es desarrollar, aplicar y analizar las ventajas de acompañar los procesos de
enseñanza y aprendizaje, en la asignatura Biología del ciclo básico de Bioingeniería a través
de prácticas virtuales de laboratorio, constituidas en objetos de aprendizaje multimediales
interactivos, usando la modalidad de Educación a Distancia.
METODOLOGÍA. Las nuevas plataformas de e-learning requieren de nuevas formas de organizar los procesos de
enseñanza y aprendizaje de manera de crear situaciones educativas centradas en el alumno y
plantear estrategias pedagógicas en las que se fomenten el autoaprendizaje y el desarrollo del
pensamiento crítico y creativo. A la vez se necesitan nuevos conocimientos, habilidades y
actitudes por parte del docente que necesita estar familiarizado con las nuevas tecnologías y
realizar la transformación de prácticas docentes centrados en el docente y modalidad
presencial, a cursos a distancia con características antes mencionadas. Por eso se desarrollará RU
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como parte de este proyecto una metodología que permite a los docentes abordar el proceso de
transformación y planificación de prácticas docentes en modalidad de distancia y usar como
herramienta de soporte un entorno web que sigue dicha metodología.
Los docentes que intervinieron en el diseño de estos materiales se especializaron en docencia
a distancia a través de cursos que se dictan desde el Campus Virtual de la UNSJ. Es un grupo
interdisciplinario, integrado por profesionales del área de informática, educación, diseño gráfico
y comunicación.
Se desarrolló un entorno Web que permite acompañar los procesos de enseñanza y
aprendizaje desde la comunicación, la mediación de materiales y contenidos, el trabajo
colaborativo, la evaluación y autoevaluación.
Se implementa la educación a distancia concebida como una dimensión del espacio en la que
la ésta no prescinde del docente, ni deja de lado la relación profesor – alumno y posiciona a la
tecnología como el nexo que facilita la relación creativa entre educación y virtualidad.
Los alumnos de bioingeniería presentan muchas dificultades para comprender los conceptos
abstractos inherentes a las ciencias naturales. Si bien estas prácticas de laboratorio no tienen la
intención de suplir, de ninguna manera, las prácticas del curso presencial; si se suman a ellas,
contribuirán a la nivelación de conocimientos y destrezas, desde una perspectiva introductoria,
menos rígida y más novedosa. Constituye un recurso didáctico que sirve para recrear las ideas
previas.
El aprendizaje activo o autoaprendizaje (característica fundamental de la Modalidad a
Distancia), es el lugar donde se asume la tarea de construir y reconstruir conocimientos o de
confrontar experiencias con la realidad. Es un proceso mediante el cual un estudiante a
distancia, puede lograr mayor independencia y autonomía, en el manejo de su situación de
aprendizaje y estudio más eficaz. El docente - tutor puede impartir a través de los materiales
educativos de multimedia, nuevos conocimientos o usarlos como apoyatura del aprendizaje de
los contenidos.
Se diseñaron prácticas de laboratorio multimediales de Biología con las animaciones del
material de laboratorio necesario para realizar cada actividad. El diseño de cada elemento se
basó en la forma que poseen cada uno de los materiales los laboratorios, a fin de que el alumno
los individualice rápidamente y sepa cómo se usan cada uno de ellos. Estas prácticas, están
disponibles para los alumnos en la plataforma de enseñanza Moodle del UNSJ a partir del
primer semestre del año 2013. RU
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Con el fin de lograr una mayor motivación, atraer la atención de los alumnos, facilitar el
aprendizaje de los distintos contenidos y fundamentalmente para una mejor comprensión de
cómo es aquello a lo que nos estamos refiriendo, se incorporaron en los documentos de estudio
de cada uno de los temas, ilustraciones con animaciones interactivas, a modo de experiencia
virtual de laboratorio.
Para tal fin, se crearon imágenes, trabajando con el programa Corel Drow, según la forma del
objeto a dibujar y la precisión que se desea. Se tuvo especial cuidado a fin de que los mismos
se asemejen a un objeto real, simulando sus características particulares. Los dibujos se
utilizaron luego de base en el programa Flash, generando animaciones que simulen por
ejemplo, el llenado con sangre de una jeringa o de un tubo de ensayo con una determinada
solución, entre otras.
Con las imágenes y animaciones creadas, se armó una biblioteca con los elementos necesarios
para desarrollar las distintas prácticas de laboratorio. Los archivos que se obtienen con estas
animaciones son chicos, dado que flash crea gráficos vectoriales, que requieren mucha menos
memoria y espacio de almacenamiento que las imágenes de mapa de bits y guarda únicamente
los valores de los cambios producidos entre los fotogramas.
En las simulaciones propuestas, se animó la aparición de los elementos en forma individual o
no, representando paso a paso un proceso, donde se pueden apreciar movimientos,
emanaciones gaseosas, observaciones al microscopio, cambios que se producen en cuanto a
color y tamaño, etc. Se incorporaron imágenes para que el alumno pueda apreciar, tal cual lo
vería al microscopio.
El alumno tiene la posibilidad de controlar la reproducción de la película, repitiendo paso a paso
cada una de las experiencias prácticas de laboratorio, tantas veces como desee ó necesite, a
fin de lograr una comprensión clara del tema estudiado y así un aprendizaje significativo.
RESULTADOS Se debe hacer hincapié en la implementación de las nuevas tecnologías de la informática y
comunicaciones, en este caso prácticas de laboratorio virtuales de Biología, en el desarrollo de
los contenidos curriculares de las asignaturas como apoyo a la educación presencial, ya que las
plataformas virtuales y audiovisuales permiten aprender a distancia pero con la máxima
cercanía y apoyo.
Un Laboratorio Virtual es una herramienta pedagógica que constituye un instrumento de RU
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estudio y aprendizaje. Su finalidad es poder hacer prácticas y experimentos de laboratorio de
biología de manera simulada en el ordenador. Una de las características, que mejor define este
laboratorio virtual es la interacción, ya que el usuario hace realmente un experimento: sólo se
progresa si se suministra al programa informático los datos que necesita para hacer las
transformaciones que se desean.
El laboratorio se lleva a la pantalla del ordenador y eso permite que cada uno de los estudiantes
de todo un curso, por numeroso que sea, vea y haga la misma práctica. Se puede repetir
individualmente el experimento y sus variantes tantas veces como quiera. Por otra parte, ofrece
la posibilidad de utilizar todo tipo de técnicas y a un costo muy económico.
Desarrollo e implementación de trabajos prácticos de laboratorio virtuales: Se diseñaron y desarrollaron prácticas de laboratorios virtuales Biología, para Bioingeniería.
Se realizó un laboratorio virtual sobre las propiedades de permeabilidad de la membrana
plasmática de las células, específicamente sobre el proceso de ósmosis que se produce a
través de la membrana de los glóbulos rojos humanos. La misma consiste en someter éstas
células a soluciones de distinta osmolaridad, (isosmóticas, hiperosmóticas e hiposmóticas), y
luego observar al microscopio óptico las modificaciones y alteraciones que sufre la célula en su
forma y volumen.
Los alumnos deben reproducir virtualmente el trabajo práctico de laboratorio que se desarrolla
en clase, desde la extracción de sangre, la mezcla de la misma con las distintas sustancias que
se usan, la realización del extendido de las células en portaobjeto y la observación de los
resultados en el microscopio óptico.
A continuación se muestran algunos de los pasos de ésta práctica, tal como se observan en la
pantalla del monitor de la computadora
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Se muestran a continuación algunas de las etapas del laboratorio virtual de mitosis (división
celular). Comienza con la selección de las raíces, se las prepara con orceína y se la observa al
microscopio óptico.
1º Paso muestra la extracción de sangre por punción en
la flexura del codo
3º Paso muestra como se coloca la sangre con
anticoagulante en cada uno de los tubos de ensayo
5º Paso: una de las etapas en la que se observa los glóbulos rojos en solución isotónica
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Para el diseño de las actividades se han creado imágenes con animaciones interactivas, que al
imitar o representar como se desarrolla en la realidad el proceso, con sus cambios de volumen,
color, aparición de nuevos objetos, capten más fácilmente la atención de los discentes.
El programa que se utilizó para generar este material es fundamentalmente el Flash, dado que
con su aplicación es posible: crear gráficos vectoriales, generando archivos de pequeño
tamaño, ya que almacenan la información como datos relativos a sus propiedades geométricas.
Así como la interacción del usuario con la animación que está viendo, ya que puede controlar la
re-producción de la película.
Para la creación de cada animación, se trabajó con varias cajas y la cantidad de fotogramas
sucesivos que fue necesario generar, dependió de lo que se pretendió representar en cada
animación en particular.
La animación consiste en reproducir los cambios de volumen que se producen en el contenido
de una jeringa la desplazar el émbolo, cambios en la cantidad del contenido de un erlenmeyer,
2º Paso: se observa el corte de las raicillas de
cebolla luego de su crecimiento
3º Paso: se calientan las raicillas de cebolla con mechero para evaporar la orceína
5º Paso: observación de las distintas etapas de la mitosis al microscopio óptico
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mientras se llena con una pipeta o una jeringa; lo mismo que cuando se usan tubos de ensayo,
cambios de color cuando se produce una reacción o aparición de precipitados. Otra de las
animaciones es la de los cambios en la forma de los glóbulos rojos, en cada una de las
soluciones tal como se ven al microscopio óptico, para luego poder compararlas con imágenes
obtenidas mediante una filmadora acoplada al microscopio.
Modificaciones en el contenido de la jeringa al mover el émbolo
Una vez realizada la práctica podrá proceder con la autoevaluación sobre los contenidos
teóricos y prácticos de la actividad realizada y comprobar por sí mismo si alcanzó los
conocimientos previstos con el desarrollo de esta actividad.
Con el uso del mouse, el alumno podrá guiar los distintos elementos en la pantalla de la
computadora para simular la práctica reproduciendo cada una de las instancias de la misma, y
podrá ir comprobando si la secuencia de los pasos realizados y los resultado esperados en
cada caso son los correctos.
Uso de plataformas educativas a Distancia Se usa la plataforma Moodle como objeto de aprendizaje, porque posee componentes
adecuados para apoyar los procesos de enseñanza-aprendizaje. Por su diseño posee
parámetros que posibilitan la reusabilidad, la interoperabilidad, la colaboración, acceso a
metadatos para contenidos de aprendizaje, como también la calidad, los multi-lenguajes y la
multiculturalidad, la accesibilidad y la facilidad de su mantenimiento. RU
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Los contenidos de la práctica virtual desarrollada se encuentran basados en estándares como
lo es SCORM 1.2. Este estándar, se define como un estándar de paquetes de objetos de
aprendizaje reutilizables. Los objetos de aprendizaje, son pequeñas unidades de aprendizaje en
un soporte digital, como por ejemplo páginas web de contenidos, animaciones y simulaciones
de Flash, ejercicios interactivos, multimedia, archivos pdf, applets de Java, cuestionarios,
autoevaluaciones, etc. Finalmente un paquete es una serie de objetos de aprendizaje juntos.
El producto final de una práctica virtual basada en estándares, es la producción de una serie de
objetos de aprendizaje empaquetados en un fichero comprimido, que contiene la estructura y
contenidos de un trabajo práctico y que puede ser manipulado por las diferentes plataformas de
e-learning.
La plataforma Moodle proporciona tres tipos de elementos lógicos con los cuales construir un
sistema de ayuda al aprendizaje: los de comunicación, de materiales y de actividades. Los
módulos de comunicación permiten que los alumnos puedan habar con el profesor para hacer
preguntas, plantear dudas y, más importante aún, comunicarse ente ellos y construir su propia
comunidad de aprendizaje. Los Módulos de materiales en los que se presentan los contenidos
de la asignatura en distintos formatos, pensados para que los estudiantes estudien sobre ellos.
Los módulos de actividades son la parte activa y colaborativa donde el alumno tiene que hacer
algo más allá de meramente leer un texto; como por ejemplo entre otras tantas actividades,
realizar las prácticas de laboratorio virtual.
La implementación de este entorno ha resultado muy beneficiosa durante el desarrollo de la
asignatura, tanto para los alumnos como para los docentes. El 100% de los alumnos que
comenzó la asignatura la terminó y cumplió con todas las actividades propuestas desde la
plataforma. Sólo el 1% no alcanzó la regularidad por no haber aprobado los parciales. La
relación docente – alumnos se tornó más fluida gracias a las posibilidades de comunicación que
posee la plataforma, esto permitió realizar actividades grupales desde la virtualidad con
excelentes resultados.
CONCLUSIONES
En base a los resultados obtenidos podemos afirmar que con la presente estrategia didáctica -
pedagógica logra una relación continua entre docentes y alumnos, y con esto, un refuerzo
cognitivo, ya que con la incorporación de las TICs, se puede enseñar en todo momento,
trascendiendo tiempo y espacio, desde cualquier lugar y a cualquier hora, permitiéndonos
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utilizar al máximo nuestro recursos
Los medios tecnológicos de comunicación e información son preferenciales para los jóvenes, y
éste puede ser uno de los grandes factores de éxito para este proyecto.
La UNESCO en su informe mundial sobre educación (1998) define a estos entornos como
"Programa informático interactivo de carácter pedagógico que posee una capacidad de
comunicación integrada". Bajo la concepción de la UNESCO, se diseñó este proyecto para
abordar las temáticas desde distintas perspectivas que involucran variables pedagógicas,
tecnológicas y comunicacionales. Nuestra postura supera el posicionamiento de la educación a
distancia de pasadas décadas, apuntando a reconocer que el soporte tecnológico más
adecuado a ser utilizado en la enseñanza, no es otro que el que halle integrado a los modos en
los que el conocimiento se produce y se accede y no simplemente a una forma o formato de
entrega al destinatario.
Nuestro entorno virtual diseñado ha como refuerzo pedagógico – didáctico en la construcción
del conocimiento de las materias de grado ha dado resultados de gran valor para los docentes
y los alumnos tanto actuales como futuros de las Carreras de Bioingeniería. Esta propuesta
potencia sus aptitudes y habilidades para el desarrollo de su carrera universitaria. Ha mejorado
un aspecto importante de los primeros años, que es “la retención”. Este cambio procedimental y
actitudinal de los alumnos frente al estudio favorece a los docentes ya que permite un mejor
aprovechamiento de los conocimientos impartidos.
La aplicación de estas prácticas como apoyo a la educación presencial fortalece el proceso de
aprendizaje de los alumnos contribuyendo a la construcción de un aprendizaje significativo de
cada uno de los temas, lo que se verá reflejado en el rendimiento académico de los alumnos
durante el desarrollo de la asignatura Biología de Bioingeniería.
REFERENCIAS
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Madrid: Editorial Síntesis.
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• Duart, Joseph M. y Sangrá, Albert. (2000) Aprender en la virtualidad. Gedisa editorial y
ediciones de la Universitar Oberta de Catalunya (Ediuoc), Barcelona.
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• [Banno, B y De Stefano A. (2004) Los proyectos educativos con modalidad a distancia
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• Litwin, Edith (2000) La educación a distan-cia. Temas para el debate en una nueva
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