Laboratorios virtuales para el tema de purificación de sustancias en un laboratorio químico

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Matemática, Física y Computación. LABORATORIOS VIRTUALES PARA EL TEMA DE “PURIFICACIÓN DE SUSTANCIAS” EN UN LABORATORIO QUÍMICO.. TRABAJO DE DIPLOMA PARA OPTAR POR EL TÍTULO DE LICENCIADO EN CIENCIA DE LA COMPUTACIÓN. Autor: Sergio Pérez-Borroto Martínez Tutores: Dr. Vicente F. Molina Padrón Dra. Yolanda Z. Rodríguez Rivero. Santa Clara, junio de 2012.

(2) Exergo. Exergo. No hay que empezar siempre por la noción primera de las cosas que se estudian, sino por aquello que puede facilitar el aprendizaje. Aristóteles. II.

(3) Dedicatoria. Dedicatoria. A mis padres, por su sacrificio, dedicación, apoyo y ayuda constantes. A mi hermana por siempre dejar sus huellas y la luz en mi camino. A mi abuela por ser ―incansable protectora‖.. III.

(4) Agradecimientos. Agradecimientos. Para hacer realidad este sueño recibí el apoyo alentador de muchos que sin percatarse lo inspiraron, otros, conocedores, me enriquecieron de ideas o señalaron dificultades. Aun pecando al dejar de mencionar nombres, he preferido resaltar el soporte de mi familia, tutores, novia y compañeros de estudio. A todos ellos por estar junto a mí. Gracias.. IV.

(5) Resumen. Resumen Como parte del proceso de enseñanza - aprendizaje de la Química General, en la Universidad Central "Marta Abreu" de Las Villas se diseñan e implementan laboratorios virtuales como preparación de los estudiantes para las prácticas en el laboratorio real, en las carreras de perfil químico, y, en otras, como sustitución de las prácticas reales debido a la carencia de equipos y reactivos. Es por ello que el objetivo de esta investigación ha sido desarrollar sendos software que simulen las prácticas de laboratorios “Purificación del ácido benzoico” y “Purificación del cloruro de sodio” correspondientes al tema Purificación de sustancias. El sistema se desarrolló a través de la herramienta computacional Macromedia Flash 8; se establece un ambiente visual de presentación único para ambas simulaciones y se da cumplimiento a los siguientes requerimientos didácticos: lograr interactividad, permitir la autoevaluación del desempeño del estudiante, lograr un ambiente virtual cercano a la realidad e incluir orientaciones para el estudio independiente.. V.

(6) Abstract. Abstract As part of the teaching-learning process of the General Chemistry at "Marta Abreu" University from Villa Clara it is designed and it is also implemented virtual laboratories as part of the students preparation for real laboratory practice in the careers of chemical profile and others, as substitution of the real practice due to the lack of equipment and reagents. That’s why the objective of this investigation has been to develop software for each practice that simulate laboratory practices "Purification of the benzoic acid" and "Purification of the chloride of sodium" corresponding to the topic purification of substances. The system was developed through the tool computational Macromedia Flash 8; a unique visual atmosphere of presentation settles down for both simulations and execution is given to the following didactic requirements: To achieve interaction y and to allow self-evaluation of the students acting, to achieve a near virtual atmosphere to the reality and to include orientations for the independent study.. VI.

(7) Tabla de Contenido. Tabla de Contenido TABLA DE CONTENIDO ................................................................................................. VII LISTAS ESPECIALES ...................................................................................................... IX INTRODUCCIÓN ................................................................................................................. 1 CAPÍTULO 1 . Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza aprendizaje de la Química General . ........................................................................... 5 1.1. Los medios de enseñanza y aprendizaje ......................................................... 5. 1.2. Las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones ........................... 8. 1.3. La Informática Educativa en la enseñanza de la ciencia ............................ 11. 1.4. Los laboratorios virtuales. ................................................................................ 14. 1.5. Educación Química Virtual ................................................................................ 17. 1.6. La herramienta Flash del paquete Macromedia ............................................ 20. 1.7. Conclusiones parciales ...................................................................................... 24. CAPÍTULO 2 . Análisis y diseño del sistema. ......................................................... 26 2.1 Componentes de una aplicación multimedia ..................................................... 26 2.2.. Flash y ActionScript 2.0 en los productos de software propuestos .......... 29. 2.3 Requerimientos del sistema ................................................................................. 32 2.3.1 Requerimientos funcionales: ......................................................................... 32 2.3.2 Requerimientos no funcionales: ................................................................... 32 2.4 Descripción del sistema ........................................................................................ 34 2.4.1. Actor del sistema ............................................................................................ 35 2.4.2. Casos de uso del sistema ............................................................................. 36 2.5 Lenguaje Orientado a Objeto para el Modelado de aplicaciones Multimedia (OMMMA-L) ............................................................................................... 43 2.5.1 Modelo de Implementación ........................................................................... 45 2.5.2 Diagrama de Estado ....................................................................................... 45 2.6.. Conclusiones parciales ...................................................................................... 46. CAPÍTULO 3 . Diseño de las prácticas virtuales . .................................................. 47 3.1. Menú principal ........................................................................................................ 47. 3.2. Evaluación de los conocimientos ............................................................................ 49. 3.3. Escenario virtual de las prácticas............................................................................ 52. VII.

(8) Tabla de Contenido 3.3.1. Interacción del usuario con equipos y utensilios. ............................................. 52. 3.3.2. Práctica de laboratorio virtual “Purificación de ácido benzoico”........................ 56. 3.3.3. Práctica de laboratorio virtual “Purificación de cloruro de sodio comercial”. ..... 59. 3.4. Estructura de navegación ....................................................................................... 63. 3.5. Requerimientos ...................................................................................................... 64. 3.6. Conclusiones Parciales .......................................................................................... 64. CONCLUSIONES .............................................................................................................. 65 RECOMENDACIONES ..................................................................................................... 66 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................ 67 ANEXOS ............................................................................................................................. 69 Casos de Uso del Sistema .......................................................................................... 69 //Código del fotograma 80 de la línea del tiempo del clip de película correspondiente a la Plancha (plancha_mc): .............................................................. 75. VIII.

(9) Listas Especiales. Listas Especiales Tabla 2.1 Actores del sistema ........................................................................................................... 36 Tabla 2.2 Descripción del caso de uso Comenzar Práctica de laboratorio............................... 38 Tabla 2.3 Descripción del caso de uso Preparar condiciones de trabajo ................................. 38 Tabla 2.4 Descripción del caso de uso Pesar reactivo ................................................................ 39 Tabla 2.5 Descripción del caso de uso Trasvasar solido............................................................. 40 Tabla 2.6 Descripción del caso de uso Medir volumen ................................................................ 40 Tabla 2.7 Descripción del caso de uso Agitar disolución ............................................................. 41 Tabla 2.8 Descripción del caso de uso Medir temperatura ......................................................... 41 Tabla 2.9 Descripción del caso de uso Filtrar por gravedad ....................................................... 42 Tabla 2.10 Descripción del caso de uso Consultar evaluaciones. ............................................. 42 Tabla 2.11 Descripción del caso de uso Consultar galería de imágenes ................................. 42 Tabla 2.12 Descripción del caso de uso Consultar "ayuda aplicación". .................................... 43 Tabla 2.13 Descripción del caso de uso Trasvasar líquido ......................................................... 69 Tabla 2.14 Descripción del caso de uso Calentar disolución ...................................................... 70 Tabla 2.15 Descripción del caso de uso Filtrar al vacío ............................................................... 71 Tabla 2.16 Descripción del caso de uso Ensayar pH. .................................................................. 72 Tabla 2.17 Descripción del caso de uso Secar sólido .................................................................. 72 Tabla 2.18 Descripción del caso de uso Consultar galería de video. ........................................ 72 Tabla 2.19 Descripción del caso de uso Consultar "aspectos teóricos" .................................... 73 Tabla 2.20 Descripción del caso de uso Evaluar práctica de laboratorio.................................. 74. Fig. 2.1 Instante del proceso de calentamiento en las prácticas virtuales. Señalado en rojo las animaciones que se describen.................................................................................................... 31 Fig. 2.2 Línea de tiempo del clip de película correspondiente a la plancha. (plancha_mc). 32 Fig. 2.3 Diagrama de subsistemas del sistema. ............................................................................ 34. IX.

(10) Listas Especiales Fig. 2.4 Diagrama de casos de uso del Subsistema Práctica de Laboratorio .......................... 36 Fig. 2.5 Diagrama de casos de uso del Subsistema Documentos ............................................. 37 Fig. 2.6 Diagrama de casos de uso del Subsistema Gestión del Profesor ............................... 37 Fig. 2.7 Diagrama de casos de uso del Subsistema Documentos ............................................. 37 Fig. 2.8 Diagrama de componentes de ambas prácticas de laboratorio ................................... 45 Fig. 2.9 Diagrama de estado de las aplicaciones virtuales.......................................................... 46 Fig. 3.1 Menú principal de la práctica “Purificación de ácido benzoico” .................................... 47 Fig. 3.2 Imagen del video de la práctica “purificación de cloruro de sodio comercial” realizada en el laboratorio real. .......................................................................................................................... 48 Fig. 3.3 Vista principal del laboratorio virtual “Purificación de cloruro de sodio comercial” .... 49 Fig. 3.4 Vista derecha del laboratorio virtual “Purificación de ácido benzoico” ........................ 49 Fig. 3.5 Ejemplo de los ejercicios que debe responder el estudiante en la práctica Purificación de ácido benzoico. ......................................................................................................... 50 Fig. 3.6 Registrar usuario en el sistema de la práctica la práctica Purificación de ácido benzoico. ............................................................................................................................................... 51 Fig. 3.7 Historial de evaluaciones. ................................................................................................... 52 Fig. 3.8 Mapa de navegación. .......................................................................................................... 63. X.

(11) Introducción. Introducción Es impresionante el avance vertiginoso que han tenido la ciencia y la técnica en las últimas décadas y en particular la rama computacional, la cual ha hecho que ningún país del mundo quede ajeno a esta revolución tecnológica que palpamos cada día. Al margen de este contexto, el desarrollo de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) brinda nuevas herramientas e instrumentos, así como los medios necesarios para propagar conocimientos y facilitar su comprensión con el preciado fin de mejorar significativamente en numerosas esferas sociales la vida de los habitantes del planeta. En las nuevas teorías para el aprendizaje a través de la computadora, tiene mucho valor el desarrollo de sistemas interactivos entre el estudiante y la máquina. Esto se debe a que se sabe lo atractivo y fácil que resulta interactuar con sistemas que incluyan sonidos, imágenes, videos y que permitan la navegación a través de sus documentos, no obligando a la lectura lineal; además, que tengan posibilidades para el análisis y elaboración de respuestas de exámenes comprobatorios. En Cuba precisamente se le presta especial atención al uso de las TIC en la esfera educacional, la cual ha experimentado grandes transformaciones en el camino de la alfabetización informática de la población. Cumpliendo con el deber de hacer uso óptimo de los recursos que se han otorgado, en la Universidad Central “Marta Abreu” de las Villas (UCLV) se aprovechan las grandes posibilidades del software educativo para facilitar el proceso de aprendizaje en los estudiantes (Hernández, 2011). La enseñanza de la Química, por su carácter experimental, se beneficia de manera sustancial con las tecnologías de simulación: los laboratorios virtuales permiten la realización de un mayor número de prácticas. Estas pueden ser en forma de estudio individual, como preparación previa o después de la real para corregir las dificultades que se pudieran haber presentado. Así se ahorran reactivos y utensilios de laboratorio y se garantiza mayor seguridad para los estudiantes al realizar los experimentos. En la UCLV se han elaborado, desde hace varios cursos, un conjunto de productos informáticos que posibilitan la realización de prácticas de laboratorios de manera. 1.

(12) Introducción. virtual; los que se han ido perfeccionando, en la medida que se han utilizado, en correspondencia con los requerimientos didácticos que demanda el proceso de enseñanza-aprendizaje; buscando establecer una mayor interactividad con el usuario, permitir la autoevaluación del desempeño del estudiante, lograr un ambiente virtual más cercano a la realidad e incluir orientaciones para el estudio independiente. No obstante, aún no se cuenta con un software que simule la realización de prácticas dentro del tema de “purificación de sustancias” (son prácticas de laboratorio que tienen un conjunto de operaciones básicas difíciles, incluso se hace muy larga la práctica real); a pesar del gran valor que poseen en el desarrollo de asignaturas de la disciplina Química General. Por otra parte, como plantea Molina (2012) en su tesis de Maestría, los software que se utilizan para simular prácticas de otros temas, aun cuando logran simular las diferentes operaciones del laboratorio, no cumplen con todos los requerimientos desde el punto de vista didáctico; pues adolecen de falta de interactividad con el usuario, carecen de orientaciones para el estudio independiente, no le permiten al usuario autoevaluar su desempeño, las imágenes que se presentan no se acercan a la de un laboratorio real, hay datos que son comunes para varios software, por lo que se precisa de reiteradas implementaciones de los mismos procedimientos; lo que lleva consigo una redundancia de información. Teniendo en cuenta las consideraciones anteriores se plantea el siguiente Problema Científico: ¿Cómo simular las técnicas operatorias necesarias para la purificación de las sustancias cloruro de sodio comercial y ácido benzoico, que permitan conformar un laboratorio virtual para apoyar el desarrollo de las habilidades experimentales requeridas en las respectivas prácticas del laboratorio real? Para dar solución a la problemática presentada se propone el siguiente Objetivo General: Implementar dos software para la simulación de prácticas de laboratorios que le permitan al estudiante, que recibe la asignatura Química General, prepararse para realizar la purificación de sustancias en el laboratorio real.. 2.

(13) Introducción. Objetivos específicos: 1. Realizar un estudio de las purificaciones de sustancias que se realizan en un laboratorio químico, a través de la observación y filmación del desarrollo de prácticas en el laboratorio real. 2. Conformar un banco de representaciones e imágenes de utensilios y equipos de laboratorios. 3. Recopilar la información teórica necesaria que permita elaborar los diferentes sistemas de ayuda y evaluación que debe tener un software educativo para la enseñanza de la química. 4. Elaborar un software para simular la práctica “Purificación del ácido benzoico”. 5. Elaborar un software para simular la práctica “Purificación de cloruro de sodio comercial” Valor metodológico: . Ofrece la posibilidad de introducir nuevos programas informáticos, dirigidos a la enseñanza de la Química, en todos los Centros de Educación Superior.. . Sirve como referencia para proyectos similares encaminados al desarrollo de prácticas virtuales para la enseñanza de la Química y de las Ciencias en general.. Valor práctico: . Permite la realización de prácticas de laboratorio de Química General de manera virtual en las carreras de perfil no químico, contribuyendo al ahorro de recursos, al cuidado del medio ambiente y a la formación integral de los estudiantes con el uso de las TIC.. . Posibilita una preparación previa en las carreras de perfil químico para apoyar la realización de dichas prácticas en el laboratorio real.. El presente trabajo de diploma se compone de 3 capítulos estructurados de la siguiente manera: El Capítulo I, “Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química General”, expone los estudios realizados sobre el impacto que tienen las TIC en la educación. También trata acerca de estudios precedentes acerca del uso. 3.

(14) Introducción. de los laboratorios virtuales en el proceso de la enseñanza-aprendizaje en la Química General experimental. En el Capítulo II, “Análisis y diseño del sistema”, se describen las herramientas utilizadas en el diseño y programación de los productos de software. Por último, el Capítulo III, “Diseño Teórico de las aplicaciones virtuales.”, presenta una propuesta de la simulación de las prácticas de laboratorios, así como la implementación que se llevó a cabo en los productos de software en la carrera de Licenciatura Química. En todos los capítulos se incluyen conclusiones parciales. Al final se presentan las Conclusiones a las que se arriba, se dan Recomendaciones para trabajos futuros, se muestra la Bibliografía utilizada y se presentan algunos Anexos que complementan el informe.. 4.

(15) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. Capítulo 1 . Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química General. El proceso de enseñanza-aprendizaje es un proceso esencialmente interactivo y comunicativo,. de. intercambio. de. información,. compartiendo. experiencias,. conocimientos y vivencias, que logran una influencia mutua en las relaciones interpersonales (Fernández, 2000). Tradicionalmente se ha reconocido que el proceso de enseñanza-aprendizaje se mueve entre dos polos (Pérez, 1998): . Un aprendizaje dirigido por el profesor, el cual se caracteriza por considerar al estudiante como un ser independiente, poco desarrollado en su experiencia personal, y que un grupo de estudiantes siempre deberá en esencia aprender las mismas cosas en iguales niveles.. . En el otro extremo se puede encontrar un aprendizaje autodirigido, donde predomine el diálogo, y el cual se caracteriza porque el estudiante se ve impulsado a la búsqueda de nuevos conocimientos, vive sus experiencias y ellas constituyen un elemento válido en el contexto de los problemas docentes a que se ve abocado; al mismo tiempo que siente motivación, necesidad y satisfacción por lo que aprende.. Es precisamente el proceso de enseñanza – aprendizaje el eslabón sobre el cual versa este trabajo de diploma. Es entonces de vital importancia que se planteen los fundamentos teóricos que sustentan este proceso y los análisis correspondientes para su entendimiento y el planteamiento de las consideraciones al respecto. 1.1. Los medios de enseñanza y aprendizaje. Los medios de enseñanza (¿con qué enseñar y aprender?) están constituidos por objetos naturales o conservados o sus representaciones, instrumentos o equipos que apoyan la actividad de docentes y alumnos en función del cumplimiento del objetivo (Zilberstein, 2003).. 5.

(16) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. Existen diferentes razones que, desde el punto de vista filosófico, apoyan y explican el papel de los medios en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Una de las más importantes es que el proceso del conocimiento humano sigue una trayectoria que va de la imagen concreta sensible al pensamiento abstracto y de ahí a la imagen más profunda e íntegra y multilateral del objeto, como imagen pensada. Los medios permiten materializar el objeto del conocimiento actuando sobre el sistema sensorracional del sujeto que aprende, mediando el proceso ascendente del conocimiento en el aprendizaje, en este caso dirigido por la labor orientadora del profesor. El sujeto que aprende no asimila o capta la realidad como un reflejo mecánico, de modo pasivo, sino a través de la actividad histórico-social en que se desenvuelve. Los medios pueden favorecer la actividad sujeto-objeto y la interacción sujeto-sujeto, cuando representan un eslabón de enlace con el acervo cultural con el que el proceso de enseñanza-aprendizaje ha de pertrechar a los estudiantes. En la sociedad socialista, donde la figura del hombre como ser racional ha sido elevada a planos muy superiores en comparación con otros lugares del mundo y donde el contexto histórico-cultural actual influye grandemente en la preparación de los profesionales, se hace cada vez más necesario la concepción de la educación con un conjunto de medios para la enseñanza que garanticen una eficiencia mayor y una mejor calidad en la ejecución de la misma. Al mismo tiempo, actualmente cuando el país está enfrascado en una revolución educacional a todos los niveles y se universaliza la enseñanza superior, se hace necesaria la utilización de otro conjunto de medios que apoyen estos empeños y garanticen una transmisión correcta de los contenidos a impartir y guíen el proceso de enseñanza-aprendizaje en cualquier lugar de la nación hacia los mismos objetivos de formación y de esta forma garantizar que los egresados respondan al encargo social para el cual se formaron (Molina and Herrera, 2006). De este análisis no están exentos los estudios de las carreras de perfil no químico en las diferentes facultades que utilizan la Química como una disciplina básica, en las cuales estos posibles cambios ameritan un análisis más profundo dado las. 6.

(17) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. características de estos estudios; aunque la aplicación de las TIC, y su utilización como eficientes medios de enseñanza, en estas especialidades son aplicables de forma inmediata. En el ámbito del saber pedagógico, los medios encuentran sustento en la necesidad de desarrollar un proceso de formación humanista, desarrollador, que potencie la socialización del sujeto a través de la individualidad, el desarrollo de la personalidad del estudiante en un contexto social determinado. Los medios de enseñanza y aprendizaje responden al con qué enseñar y con qué aprender,. y. pueden. considerarse. objetos. naturales,. conservados. o. sus. representaciones, materiales, instrumentos o equipos; que forman parte de la actividad de docentes y estudiantes, en las distintas formas de organización del proceso de enseñanza-aprendizaje (dentro y fuera del salón de clases, laboratorios, la naturaleza, museos, bibliotecas, industrias, centros laborales, entornos virtuales, entre otros), y que permiten dar cumplimiento a los objetivos, favoreciendo que los estudiantes se puedan apropiar del contenido de manera reflexiva y consciente, en una unidad entre la instrucción, la educación y el desarrollo (Zilberstein, 2003). Los medios de enseñanza pueden ser clasificados (Rodríguez, 2000) según su naturaleza en: . Objetos naturales e industriales.. . Objetos impresos y estampados.. . Medios sonoros y de proyección.. . Materiales para enseñanza programada y de control.. El análisis de todo ello, de forma integral, permite considerar que la computadora y los materiales de estudio computarizado, entiéndase software educativos, utilizados por el profesor coinciden con cada uno de estos elementos incluidos en la definición. Es decir es un dispositivo de cuyo uso se puede derivar una reconceptualización de la. enseñanza,. propicia. un. conocimiento. por. diferentes. vías. precisamente con la naturaleza de la misma.. 7. relacionadas.

(18) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. La computadora y los productos de software educativos, como medios de enseñanza, resultan un eficiente auxiliar del profesor en la preparación e impartición de las clases ya que contribuyen a una mayor ganancia metodológica y a una racionalización de las actividades del profesor y los alumnos. Desde el punto de vista psicológico, diferentes investigaciones realizadas muestran el importante papel de los medios en el proceso de enseñanza-aprendizaje: en la motivación, la esfera emocional, en la retención de la información, la concentración de la atención, la relajación. Estas, entre otras razones, contribuyen a fomentar un clima favorable al aprendizaje (Zilberstein, 2003). 1.2. Las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones. Se denominan Tecnologías de la Información y las Comunicación al conjunto de tecnologías que permiten la adquisición, producción, almacenamiento, tratamiento, comunicación, registro y presentación de informaciones, en forma de voz, imágenes y datos contenidos en señales de naturaleza acústica, óptica o electromagnética. Las TIC incluyen la electrónica como tecnología base que soporta el desarrollo de las telecomunicaciones, la informática y el audiovisual (Rosario, 2005). Expresado de otra manera: las TIC constituyen una serie de técnicas de aplicaciones y equipos, redes de computación, bases de datos y otros medios puestos al servicio de los sistemas de información basados en computadoras. Asociado a las nuevas tecnologías, aparecen nuevos códigos y lenguajes, que permiten nuevas realidades expresivas, como es el caso de las aplicaciones o programas. El usuario extrae información, participa activamente en la construcción de su conocimiento sobre un dominio concreto. Las TIC constituyen una herramienta cada vez más poderosa e indispensable en las instituciones educacionales, donde pueden emplearse como fuente de información, guía para el proceso de aprendizaje de los estudiantes, controladora de los contenidos a enseñar, ejercitar habilidades, entrenar lo aprendido, motivar el estudio, entre otras muchas aplicaciones.. 8.

(19) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. En la actualidad se han desarrollado muchas aplicaciones con diferentes objetivos y funcionalidades pedagógicas; es por ello que las TIC han incrementado de modo considerable su presencia como medio de enseñanza a disposición de los docentes y educandos (Jímenes, 2008). Algunos de los papeles que juegan las TIC en la educación son: . Auxiliar a los estudiantes a escribir y calcular.. . Guiar a los estudiantes.. . Facilitar la adquisición de los recursos educativos desde ubicaciones remotas.. . Ayudar a los profesores en la evaluación del progreso del estudiante y la administración de la instrucción.. . Fomentar la colaboración entre estudiantes y profesores.. Desde finales del siglo pasado, la casi totalidad de los campos profesionales ha visto incrementado su potencial de desarrollo con la incorporación de las nuevas tecnologías y ello ha motivado un cambio sustancial en el modo de ejercer las funciones específicas en cada uno de estos campos. Esta situación lleva como contrapartida la demanda implícita de nuevos roles para el desarrollo profesional. En el caso concreto de la educación no hay excepción, a lo largo de estos últimos años, se enfatiza mucho en relación con el cambio en el perfil del maestro como consecuencia de la integración de las nuevas tecnologías en el ámbito escolar. (García, 2009). Las TIC son empleadas en los diversos medios de transmisión de la información, insertándose así en diferentes esferas de la vida cotidiana, y entre ellas, en el proceso docente – educativo. En las condiciones de hoy en día es posible disponer de herramientas de apoyo al proceso educativo que se hallen más cercanas a la manera de percibir y entender el mundo, tanto por parte de los niños, como de los jóvenes y adultos, de una manera dinámica, llena de estímulos paralelos, capacitados para el cambio constante e integrado (Gómez, 2009).. 9.

(20) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. En el caso particular de la enseñanza de la Química, las aplicaciones informáticas cobran cada día más importancia, ya que permiten la integración de la información química; así como la simulación de experimentos costosos y peligrosos. Unido a ello, la introducción de la computación y de la informática en el proceso de enseñanza aprendizaje ofrece posibilidades incuestionables para promover y estimular un aprendizaje. verdaderamente. desarrollador,. permitiendo. alcanzar. habilidades. cognoscitivas y comunicativas y facilitando el autoaprendizaje. Con este medio de enseñanza cada estudiante puede adecuar su ritmo de trabajo a su situación personal, siempre que se le proporcionen diferentes niveles de ayuda que tengan en cuenta sus particularidades. Con el empleo de las TIC en el aula se puede: . Lograr en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química, que la comprensión de un fenómeno experimental, un proceso químico, una ley, un principio o un teorema sea más objetiva,. . Facilitar el análisis de los resultados que se obtienen al variar las hipótesis, condiciones iniciales, datos, etc.. . Permitir enfatizar la comprensión y el análisis de resultados sobre los cálculos rutinarios, ya que las posibilidades gráficas permiten una mejor comprensión de muchos conceptos,. . Reducir las dificultades con las operaciones, y trabajar con problemas reales, sin necesidad de usar datos preparados.. . Posibilitar el trabajo colaborativo, ya que los estudiantes pueden discutir los problemas que se les plantean y ayudarse mutuamente en la búsqueda de una solución.. . Incidir positivamente en la motivación, pues el atractivo uso de la computadora es evidente, pero hay que evitar que se considere a esta como un “juguete”.. . Posibilitar la compartición y re-uso de recursos, porque la computadora como medio de enseñanza permite dar a conocer sus posibilidades en otros contextos,. 10.

(21) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. tanto académicos como profesionales; hecho este que nos obliga a replantearnos nuestra enseñanza, tanto desde el punto de vista de contenidos como de metodología. Otro beneficio indiscutible lo constituye la flexibilidad de tiempo y lugar, pudiéndose acceder a los contenidos estudiados en horarios no restringidos solamente a la clase en el aula. Además, es muy importante resaltar que el empleo de la computadora ofrece cobertura para un número elevado de estudiantes simultáneamente. 1.3. La Informática Educativa en la enseñanza de la ciencia. En la actualidad, la estrecha relación que mantienen la educación y la tecnología multimedia se conoce como Informática educativa. En esta nueva área, la Informática se utiliza para lograr objetivos tan diversos como educar a los mismos alumnos dentro de las aulas, crear programas de educación a distancia, crear programas de autoaprendizaje, y para capacitar al personal de las empresas e instituciones que lo requieran. La informática resulta una herramienta pedagógica necesaria muy útil para enfrentar el mundo que nos rodea, pero que debe ser considerada con el merecido compromiso por cualquier institución. El uso del software como parte de la enseñanza, como herramienta de trabajo de alumnos y de docentes, como recurso administrativo o como medio de comunicación masivo es una manera de aceptar y aprovechar estos cambios sociales. El uso de redes locales (dentro del mismo colegio o empresa) y redes globales (como Internet) permiten compartir recursos (programas, datos o impresoras) entre varios estudiantes, a bajo costo e ignorando distancias. Por otro lado una red permite la publicación común de la información de modo que cada alumno puede avanzar a su propio ritmo, evitando que una parte del grupo se “aburra” al terminar con lo que el resto recién empieza a comprender, y sin “acelerar” el proceso de quienes no tienen un nivel tan elevado. De por sí, Internet ha adquirido verdadera importancia para la transferencia de información y para complementar la educación en cualquiera de sus niveles, pero. 11.

(22) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. especialmente en polimodal, técnico y superior, pues la mayoría de los estudiantes no tiene posibilidades de acceder a una buena bibliografía. Específicamente, con relación a la inserción de la Informática Educativa en el aprender de la ciencia, es necesario analizar la integración implícita y explícita de las TIC como herramientas de apoyo a la construcción del significado de conceptos, procesos y fenómenos científicos. El rol de la Informática Educativa en el aprender y construir de las Ciencias Naturales (Biología, Química y Física) no se centra en el contexto de un contenido específico en el aprender ciencias, sino que significa la integración fluida de un conjunto de nuevas herramientas que apoyan los métodos para construir conceptos y procesos científicos (Burgos, 2003). Estas herramientas digitales permiten registrar y concretar procesos típicos de la ciencia como análisis y revisión de la literatura científica, recolección, análisis e interpretación de datos, contrastación de hipótesis, etc. La idea es utilizar la informática como un microscopio digital, que abre las perspectivas a un mundo globalizado, que incrementa la construcción de los conceptos científicos, que brinda nuevas formas para comprender fenómenos de la naturaleza y que también presenta nuevos desafíos para la ciencia y la tecnología. Algunos objetivos que se postulan (Sánchez, 2002) (aplicables a cualquier dominio y nivel científico) para incorporar la Informática al aprendizaje de la ciencia son: a) Incorporar herramientas de las TIC (Internet, computador, etc.) a la recopilación, análisis e interpretación y evaluación de datos e información de experiencias científicas. b) Utilizar las TIC como apoyo al entendimiento de conceptos y procesos científicos. c) Utilizar interfaces computacionales para recolectar datos en tiempo real, adquirir, presentar y analizar datos. d) Usar las TIC para generar soluciones numéricas de sistemas complejos, modelos y simulaciones.. 12.

(23) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. e) Mejorar y entender concepciones de la ciencia con el apoyo de las TIC. f) Modelar fenómenos científicos con el apoyo de las TIC. g) Analizar crítica y creativamente los fenómenos científicos con el apoyo de las TIC. Las herramientas fundamentales que provee la Informática Educativa para apoyar el logro de los objetivos anteriores son: 1. Software educativo, con énfasis en: a) Software de modelación computacional y simulación de procesos científicos, donde el estudiante pueda manipular y controlar variables, resolver problemas y tomar decisiones. b) Software de presentación de información y conocimiento en que los estudiantes pueden observar e interactuar con procesos químicos imposibles de observar directamente. c) Software para "hacer cosas", "diseñar cosas", "armar cosas", "construir cosas". 2. Software de productividad para apoyar el desarrollo de proyectos y resolución de problemas en las ciencias; por ejemplo, elaborando un boletín informativo en Word de la relación entre grandes procesos químicos industriales y el desarrollo económico del país, graficando la solubilidad y realizando cálculos estequiométricos, aplicando funciones en Excel, explicando la proporción de elementos constituyentes de la sangre a través de gráficos de torta, construyendo animaciones en Power Point de procesos biológicos como mitosis y meiosis, y presentando reacciones químicas espontáneas de difícil observación a través de secuencias de diapositivas en Power Point. 3. Laboratorios de ciencias basados en microcomputadores (MicrocomputerBasedLaboratory, MBL). Actividades donde la computadora colecciona datos en tiempo real mientras el alumno observa un experimento en progreso. El microcomputador es usado como instrumento poderoso y flexible para adquirir datos, desplegar gráficos y realizar análisis.. 13.

(24) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. 4. Telecomunicaciones. Actividades con el uso de Internet y sus servicios (E-mail, FTP, Web, Talk) para comunicar información, discutir, diseminar resultados, generar ideas colectivamente, para acceder a bases de datos, servicios de información científica, datos climáticos, etc. Conferencias electrónicas, acceso a páginas de científicos, bibliotecas, laboratorios, etc. También se pueden emplear las telecomunicaciones para desarrollar proyectos colaborativos de investigación científica en el aula y resolución cooperativa de problemas en ciencias, con estudiantes de otros establecimientos y otros lugares dentro y fuera del país. 5. Construcción de prototipos de software multimedia con contenido científico. Aquí la idea es que utilizando software como Macromedia Director, Delphi, HTML y otros, los alumnos y profesores se involucren en el proceso de producción de software sobre conceptos y procesos científicos. Esta producción puede ser en el ámbito de un software convencional o de un sitio Web. En este proceso de construcción, los alumnos utilizan destrezas y habilidades de análisis y síntesis de información científica, recopilación e interpretación de datos, elaboración de conclusiones y discusión; así como también habilidades de presentación y confrontación de ideas, por cierto todas ellas son habilidades fundamentales en la educación de la ciencia. La idea es expandir la cantidad de información científica asequible a los alumnos, promover la colaboración y comunicación entre alumnos, promover un enfoque interdisciplinario y expandir las barreras de la sala de clases. 1.4. Los laboratorios virtuales.. Estos laboratorios comenzaron a desarrollarse en 1997 en el Centro de Investigación Académica de la Universidad Estatal a Distancia de Costa Rica. Si se juzga con base en la información disponible en Internet, fueron de los primeros laboratorios virtuales para la enseñanza a distancia a nivel mundial. Una de las definiciones de “laboratorios virtuales” que se ha aplicado a la enseñanza a distancia es la de (Monge-Nájera, 1999) que los definen como “simulaciones de prácticas manipulativas que pueden ser hechas por el estudiante lejos de la universidad y el docente”.. 14.

(25) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. Los laboratorios virtuales son imitaciones digitales de prácticas de laboratorio o de campo, reducidas a la pantalla de la computadora (simulación bidimensional) o, en sentido estricto, a una visión más realista con profundidad de campo y visión binocular, que requiere que la persona se coloque un casco de realidad virtual. Actualmente, cada vez más se está utilizando el término “virtual”. Este término existe mucho antes de la aparición de la computación digital y en muchos casos no se utiliza adecuadamente. Se utilizan diversas acepciones, pero la que más se adecua en relación con las prácticas de laboratorio es la que indica que tiene existencia aparente y no real (Rivas et al., 2003). En relación con los medios didácticos, las prácticas de laboratorio (Valdés and González, 2002) pueden ser: . Reales. En este tipo de práctica tanto el medio como la instrumentación son reales. El estudiante se enfrenta al proceso real y a la instrumentación que se utiliza en la práctica social.. . Con instrumentos virtuales. Se dice que se utilizan “instrumentos virtuales” cuando en la computadora existen representaciones de diversos instrumentos de medición y actuación, con apariencia semejante a los reales. Para lograr lo anterior es necesario utilizar interfaces con el proceso y programas de computadora para sustituir a los instrumentos reales. En este tipo de práctica de laboratorio el proceso es real, pero se utilizan medios computacionales con interfaces específicas para la adquisición de la información y la actuación sobre el proceso.. . Con entrenadores y procesos virtuales. En este tipo de práctica la instrumentación es real, pero el medio o proceso es virtual. Como ejemplo se tienen los entrenadores de vuelo para pilotos de aviones, donde la cabina y la instrumentación son reales y se simulan por computadora las condiciones de vuelo. Otro ejemplo lo tenemos en los operadores de centrales electro nucleares; ellos se entrenan en salas de control reales, similares a las de una instalación nuclear, pero el proceso es simulado mediante computadoras.. 15.

(26) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. . Simuladas. Cuando tanto el proceso -objeto de estudio- como los instrumentos de medición y actuación son virtuales; se denominan “laboratorios simulados”.. En estos casos, la simulación puede ser: . Muy técnica y tener poca o ninguna representación en pantalla de la realidad del laboratorio.. . Con elementos de representación del entorno del laboratorio, para dar una mayor sensación de realidad.. . Con elementos tridimensionales de los objetos bajo estudio y del propio laboratorio, con soporte multimedia, utilizando los colores como información - por ejemplo en reactivos químicos.. . Simulaciones y actuaciones con “Realidad Virtual”. Además de poseer las características de los laboratorios virtuales, se incorporan elementos sensoriales, que posibilitan aún más el acercamiento a la realidad.. Una de las principales ventajas de la simulación es que de una manera eficiente y rápida, se pueden analizar muchas variantes. Otras ventajas son: la posibilidad de compartir más fácilmente recursos tales como la propia computadora; en los laboratorios de computación se pueden tener más puestos de trabajo; es útil para obtener variantes adecuadas antes de realizar las prácticas reales. Comparando con la práctica real, en muchas situaciones es más económico en cuanto a gasto de materias primas y energía; se pueden realizar variantes extremas de experiencias sin incurrir en peligro de ningún tipo. Como aspectos menos favorables o desventajas, pueden señalarse las siguientes: . Se pierden nociones propias de la realidad.. . El estudiante no se enfrenta a todas las posibilidades de errores o malas operaciones. Es muy difícil simular todas las situaciones anormales de operación y errores en el trabajo con el objeto de estudio, lo que significa no adquirir suficientes habilidades para la toma de decisiones ante hechos anormales.. 16.

(27) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. . No se adquieren o ejercitan las habilidades relacionadas con la operación de los instrumentos y el objeto de estudio.. De acuerdo con (Lemus, 2005), los requisitos de un buen laboratorio virtual son: . Ser autocontenido. . Ser interactivo. . Combinar imágenes bidimensionales y tridimensionales. . Tener animación tridimensional, video y sonido. . Incluir ejercicios (cuya calificación puede ser conocida por el docente). . Instalación automática. . Que la navegación no sea necesariamente lineal. . Posibilidad de guardar notas sin necesidad de procesador de textos externo. . Incluir buscador. 1.5. Educación Química Virtual. En países del denominado primer mundo existen centros dedicados al estudio de la utilización de las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química. Esto se debe a las posibilidades que brinda la Informática para hacer más objetiva la información, para mantenerla actualizada y para reducir las distancias entre las personas que acceden a ella; además de posibilitar la realización de experimentos costosos y peligrosos con un mínimo de gastos en recursos materiales y sin riesgo alguno para la vida; así como la notable protección del medio ambiente, al eliminar el desprendimiento de sustancias tóxicas para el entorno. En el contexto internacional, específicamente en la enseñanza de la Química, se utiliza el término “Educación Química Virtual”, para resaltar el desarrollo de la aplicación de las TIC en el proceso de enseñanza-aprendizaje de esta rama del saber; esta denominación surge a partir del proyecto de igual nombre propuesto por el Profesor Takeuchi en la XXXIX Asamblea General de la IUPAC, realizada en 1997. Este proyecto se fundamenta en que la reciente evolución de la WWW ha introducido una nueva fuente de aprendizaje basada en Internet y de nuevos materiales de instrucción para la. 17.

(28) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. educación Química; lo que hace esperar la renovación de la educación tradicional de esta disciplina (Yoshida, 2000). A continuación se presentan algunos ejemplos que tratan de ilustrar lo que ha significado el uso de la computadora en la enseñanza y aprendizaje de la Química: . VchemLab (Rzepa and Tonge, 2000): proporciona un recurso sencillo de información basado en Web, que podría usarse en la enseñanza de la Química, junto con los cursos de instrucción del laboratorio práctico real. La información para tales cursos, como estructuras moleculares, datos fisicoquímicos, espectros de referencia, la seguridad, la información toxicológica y los detalles prácticos de procedimientos de síntesis, a menudo está poco disponible o esparcida en manuales y libros que se dañan fácilmente. El VChemLab les proporciona a los estudiantes de Química una fuente de ese tipo de datos, accesible e intuitiva, en computadora, que podría ponerse al día sistemáticamente, incluyendo nuevos datos y los cambios subsecuentes del contenido del curso. VChemLab se desarrolló como una operación estándar de servicio al cliente sin control o limitación de acceso del usuario.. . ModelChemLab (modelscience, 2004): es un producto de la Universidad de McMaster, Canadá, que permite la simulación interactiva del trabajo práctico de un laboratorio de química. En él se usan el equipamiento y los procedimientos comunes del laboratorio, para simular los pasos involucrados en la realización de los experimentos. En el ChemLab cada práctica de laboratorio se encuentra en un módulo de simulación separado. Estos módulos de laboratorio son, de hecho, extensiones del programa ChemLab principal, que es una interface común para ellos. La versión estándar incluye más de 20 simulaciones, el apoyo en línea y el acceso al sitio Web de actualización del ChemLab, donde pueden bajarse libremente laboratorios adicionales y el software actualizado.. . SIR (modelscience, 2004): es un conjunto de programas interactivos, simulaciones y animaciones de los principios de Química General. Se encuentran bajo el control total del estudiante o profesor. Abarca prácticamente todos los temas que se imparten en dicha asignatura y permite su uso tanto para simular. 18.

(29) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. prácticas de laboratorio, como para el apoyo de diferentes clases prácticas en las que se tratan procesos y fenómenos difíciles de comprender. . HIBRISIST: Es un programa interactivo sobre el tema de Enlace Químico desarrollado por el ISPJAE que aborda la teoría de Orbitales Híbridos. Se comporta como un entrenador que realiza preguntas al estudiante y evalúa sus respuestas hasta otorgar una calificación en base a los errores cometidos. Finalmente el programa recomienda el estudio de los aspectos en los que el estudiante tuvo más problemas al responder.. . Elementos Multimedia: Para la Química, las demostraciones juegan un importante rol a la hora de enseñar. Existen en Internet valiosas presentaciones Web con videos, animaciones e imágenes de experimentos y técnicas empleadas con mucha frecuencia en las prácticas de laboratorio químico.. Aun cuando pudieran citarse muchos otros ejemplos, debemos decir que los sistemas de educación Química Virtual no permiten, por sí solos, que los alumnos lleguen a dominar las habilidades prácticas que debe poseer el químico técnicamente bien preparado para su desempeño profesional. Desde hace varios años en nuestro país se utilizan las TIC en la enseñanza de la Química en varios Centros de Educación Superior, como la Universidad de Oriente, el ISPJAE y la Universidad de la Habana. En estos centros se han realizado trabajos para introducir la Informática en el proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química, con el fin de incrementar la calidad de la formación de los estudiantes y, a la vez, reducir la incidencia que en ella tienen la carencia de reactivos químicos, utensilios y equipos de laboratorio. Asimismo, en la UCLV existe un colectivo de profesores y estudiantes de las Facultades de Química-Farmacia y de Matemática, Física y Computación que trabaja en la elaboración de programas informáticos para contribuir al perfeccionamiento del proceso de enseñanza-aprendizaje de la Química, desde el curso 2001-2002. Este grupo ha estado desarrollando software para simular las prácticas de laboratorio correspondientes a los temas más complejos en la enseñanza de la Química General; pero hasta ahora no se había tratado el tema de Purificación de sustancias.. 19.

(30) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. El desarrollo de la presente tesis viene dado por la ausencia (a pesar del gran valor que posee en el desarrollo de asignaturas de la disciplina Química General) de productos de software que simulen la realización de prácticas virtuales dentro del tema de purificación de sustancias, partiendo de la experiencia y resultados alcanzados en la realización de otros de menor complejidad que a su vez conforman una serie de aplicaciones educativas encaminadas a favorecer y mejorar el desempeño de aprendizaje del estudiantado; proporcionando que logre una mayor preparación, fluidez, confianza y efectividad a la hora de enfrentar estas extensas prácticas en el laboratorio real y ganar en calidad y tiempo. A raíz del análisis realizado de las prácticas de laboratorio que se necesitaba simular se realiza un estudio profundo del tema Purificación de sustancias, observando que es de vital importancia el estudio teórico de los materiales que incluyen las aplicaciones antes del montaje virtual para que logren en su totalidad los resultados anhelados. Es por ello que en ambas se somete al estudiante a una prueba de conocimientos teóricos para que demuestre su entrenamiento previo y al mismo tiempo se sienta motivado a observar los resultados en el laboratorio virtual. Para dicha preparación se cuenta además con una galería de imágenes y video que muestra el desenvolvimiento lógico y correcto de la práctica; en la cual, a través de mensajes de alerta, se penaliza y se guía al estudiante al seleccionar el objeto inadecuado o realizar una operación errónea hasta corregirla; de esta forma se garantiza que no retenga en su mente secuencia de pasos incorrectos y se logre uno de los principales objetivos, que el estudiante concluya la práctica. Posteriormente, puede analizar los errores cometidos y ver su evaluación en el apartado historial donde se encuentran los resultados de todos los que han realizado esta simulación. Para conseguir la funcionalidad anterior se programó en JavaScript 2.0. 1.6. La herramienta Flash del paquete Macromedia. A mediados de los años 90, apareció un programa de gráficos específicamente dirigido a la Web llamado “FutureSplash”. Era un programa que tomaba en la máxima consideración el tamaño de los archivos gráficos y las dificultades, aun no superadas del todo, de su descarga de Internet por los navegadores. Tenía además la. 20.

(31) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. capacidad de generar gráficos y animaciones vectoriales para su entrega en la Web. Un año más tarde, Macromedia compra FutureSplash para acrecentar sus posibilidades y convertirlo en el programa de animación para la Web por excelencia, lo denomina Flash y comienza desde la versión 2. Los motivos que han convertido a Flash en el programa elegido por la mayoría de los diseñadores web profesionales y aficionados son varios. Aunque su uso más frecuente es el de crear animaciones, sus potencialidades son mayores, y sobresale por permitir crear aplicaciones interactivas que favorecen al usuario ver la Web como algo atractivo, no estático (en contraposición a la mayoría de las páginas, que están realizadas con el lenguaje HTML). Con Flash es posible crear de modo fácil y rápido animaciones de todo tipo. Flash es una herramienta de edición con la que los diseñadores y desarrolladores pueden crear presentaciones, aplicaciones y otro tipo de contenido que permite la interacción del usuario. Los proyectos de Flash pueden abarcar desde simples animaciones hasta contenido de vídeo, presentaciones complejas, aplicaciones y cualquier otra utilidad relacionada (Molina, 2012). Flash diseña gráficas de vectores, gráficas definidas como puntos y líneas en lugar de píxeles. Es decir que los vectores son como un conjunto de instrucciones matemáticas que por medio de valores le dan forma a una imagen. Permite incluir audio comprimido en diversos formatos como el mp3, importar gráficas creadas con otros programas, formularios y algo de programación. Todo esto definido al igual que los vectores por un conjunto de instrucciones que mueven los objetos de posición y forma, y que dan como resultado archivos muy pequeños que se cargan en poco tiempo (Henst, 2007). Incluye muchas funciones que la convierten en una herramienta con muchas prestaciones sin perder por ello la facilidad de uso. Entre dichas funciones destacan: la posibilidad de arrastrar y soltar componentes de la interfaz de usuario, comportamientos incorporados que añaden código ActionScript al documento y varios efectos especiales que pueden añadirse a los objetos. Macromedia Flash Player 8, que ejecuta las aplicaciones creadas, se instala de forma predeterminada junto con Flash. Flash Player garantiza que todos los archivos SWF puedan. 21.

(32) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. visualizarse y estén disponibles en las mismas condiciones en todas las plataformas, navegadores y dispositivos. Gracias al amplio número de funciones de Flash, se pueden crear multitud de tipos de aplicaciones. Entre ellas: • Animaciones. Incluyen anuncios publicitarios, tarjetas de felicitación en línea, dibujos animados... Por ejemplo, en la presente tesis, el movimiento de las manos para asir los instrumentos de laboratorio en las prácticas programadas. • Juegos. Los juegos normalmente combinan las capacidades de animación de Flash con las capacidades lógicas de ActionScript. • Interfaces de usuario. Estas interfaces incluyen tanto sencillas barras de navegación como diseños mucho más complejos. Ejemplo, las interfaces de ambas prácticas de laboratorio. • Áreas de mensajes flexibles. Se trata de áreas de las páginas Web que utilizan los diseñadores para mostrar información que puede variar con el tiempo. Ejemplo de ello, los mensajes de orientación de desarrollo de la secuencia de pasos a seguir por el estudiante para realizar la práctica virtual. Para crear una aplicación de Flash, se realizan normalmente los pasos básicos siguientes, cuyo orden puede variar según el proyecto y el estilo de trabajo: • Decidir las tareas básicas que realizará la aplicación. • Crear e importar elementos multimedia como imágenes, vídeo, sonido, texto… • Organizar los elementos multimedia en el escenario y en la línea de tiempo para definir cuándo y cómo aparecerán en la aplicación. • Aplicar efectos especiales a elementos multimedia según se estime oportuno. • Escribir código ActionScript para controlar cómo se comportarán los elementos multimedia, incluido cómo responderán a las interacciones del usuario. • Probar la aplicación para determinar si funciona como se había previsto y encontrar cualquier error que se produjera al crearla. • Publicar el archivo FLA como archivo SWF para que pueda mostrarse en una página Web y reproducirse con Flash Player.. 22.

(33) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. ActionScript es el lenguaje de programación que ha utilizado Macromedia Flash desde sus comienzos. A grandes rasgos, se puede decir que el ActionScript permite realizar con Flash todo lo que se proponga el diseñador, ya que ofrece el control absoluto de todo lo que rodea a un archivo Flash. ActionScript es un lenguaje de programación orientado a objetos; tiene similitudes, por tanto, con lenguajes como los usados en el Microsoft Visual Basic y en el Borland Delphi; aunque no tiene la potencia de un lenguaje puramente orientado a objetos derivado del C o del Pascal como los anteriores, cada versión se acerca más a un lenguaje de este tipo. En la mayoría de las ocasiones no será necesario “programar” realmente; Flash pone a nuestra disposición una impresionante colección de “funciones” ya implementadas que realizan lo que buscamos; bastará con colocarlas en el lugar adecuado. Este lenguaje permite ampliar las funcionalidades que Flash ofrece en sus paneles de diseño y además permitir la creación de películas o animaciones con altísimo contenido interactivo. Provee a Flash de un lenguaje que permite al diseñador o desarrollador añadir nuevos efectos o incluso construir la interfaz de usuario de una aplicación compleja, puesto que está basado en el estándar ECMAScript. Muchos de los sistemas virtuales que se mencionan en el capítulo 1 están desarrollados en plataformas que son muy potentes en la parte de la implementación; tal es el caso de Borland C++, Delphi, entre otras; pero con relación al diseño las posibilidades son realmente muy pobres. Por eso surge la idea de buscar una herramienta que tenga las condiciones necesarias para el desarrollo de un laboratorio virtual que esté a la altura del cliente, que sea óptimo y lo más real posible, y cumpla con todos los requerimientos que los usuarios del sistema deseen; es decir un potente software que consolide y mezcle tanto el diseño como la programación en profundidad.. 23.

(34) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. Evidentemente en Macromedia Flash 8 se puede lograr todo lo mencionado anteriormente, por las grandes posibilidades y ventajas que tiene con relación al diseño según las características que brinda, vistas en la sección anterior, porque además trabaja con imágenes vectoriales muy utilizadas mundialmente para la calidad y eficiencia de las imágenes y a la vez tiene dentro de su cerebro un lenguaje de Programación Orientado a Objetos (POO), en este caso ActionScript 2.0; casi tan potente como puede ser Java, C++, Pascal, C#, Visual Basic y JavaScript o cualquier otro que se pudiese mencionar. Luego de la versión 8 de Flash de Macromedia, esta fue absorbida por Adobe, quien ha seguido poniendo en el mercado nuevas versiones de Flash. Si bien es cierto que las nuevas versiones de Flash implementadas por Adobe han perfeccionado y extendido la potencia de la herramienta, las prestaciones con que cuenta la versión empleada para la simulación (Flash 8) satisfacen las necesidades requeridas para ambas prácticas de laboratorio. 1.7. Conclusiones parciales. Las aplicaciones informáticas en la enseñanza de la Química cobran cada día más importancia, pues permiten la integración de la información química; así como la simulación de experimentos costosos y peligrosos. En países del denominado primer mundo existen innumerables centros dedicados a este fin, por las posibilidades que brinda la informática para hacer más objetiva la información, para mantenerla actualizada y para reducir las distancias entre las personas que acceden a la misma. Unido a ello, la introducción de la computación y de la informática en el proceso de enseñanza aprendizaje ofrece posibilidades incuestionables para promover y estimular un. aprendizaje. verdaderamente. significativo. y. para. desarrollar. habilidades. cognoscitivas y comunicativas. La experiencia acumulada con el uso de los laboratorios virtuales permite afirmar que esta es una técnica bastante útil en los procesos de enseñanza en la educación a distancia, porque facilita el aprendizaje de los contenidos de las materias al permitirle a los estudiantes estudiar en el momento y lugar que crean conveniente, a su propio ritmo y capacidades, además de resultar de gran apoyo como fuente de autopreparación para enfrentarse al laboratorio real.. 24.

(35) Capítulo 1. Los laboratorios virtuales en el proceso de enseñanza -aprendizaje de la Química General.. En algunos Centros de Educación Superior de nuestro país, como la Universidad de Oriente, el ISPJAE, la Universidad de la Habana y en la propia UCLV, se han realizado trabajos para introducir la informática en los procesos de enseñanza aprendizaje de la Química, con el fin incrementar la calidad de la formación química de los estudiantes y, a la vez, reducir la incidencia que en la misma tiene las carencias de reactivos químicos, utensilios y equipos de laboratorio. Con la realización de las prácticas de laboratorio virtuales Purificación de ácido benzoico y Purificación de cloruro de sodio comercial se contribuye de manera sustancial en este sentido.. 25.

(36) Capítulo 2. Análisis y diseño del sistema.. Capítulo 2 . Análisis y diseño del sistema. En este Capítulo se describe la metodología seguida para el diseño y desarrollo de los productos de software “Purificación de ácido benzoico” y “Purificación de cloruro de sodio comercial”. Se realiza, además, un análisis de los elementos más importantes de la programación empleada en las implementaciones de estas prácticas virtuales así como la descripción y requerimientos del sistema. 2.1 Componentes de una aplicación multimedia En una aplicación multimedia la información puede ser presentada en forma de texto, imágenes, sonidos, animaciones y videos. Mediante el texto se brinda información de los contenidos de la asignatura y ayuda al usuario en la navegación. Las imágenes forman parte esencial en el diseño, además, como apoyo visual para la explicación de conceptos difíciles o como parte de la información básica a brindar. El sonido es frecuentemente utilizado para transmitir ideas o como señal de interactividad. Contribuye a crear un ambiente agradable si se utilizan fondos musicales apropiados. La animación se utiliza principalmente para simular fenómenos, funcionamiento de sistemas y para dar una sensación de aplicación “viva” en pantalla. El vídeo permite mostrar en la computadora aspectos de la realidad con un nivel de autenticidad similar a la TV o al cine. Resulta además un poderoso instrumento para captar la atención del usuario. La combinación armoniosa de cada uno de estos medios puede contribuir decisivamente al éxito en la transmisión del mensaje que se pretende hacer llegar (Rizzo and Rodríguez, 2001). Texto. De vital importancia dentro de las aplicaciones informáticas en general, el texto sigue siendo el hilo conductor en la gran mayoría de ellas. Aunque los otros medios han ganado espacio en la presentación de la información en las multimedia, las estadísticas reflejan que sigue siendo el texto quien aporta la mayor cantidad de. 26.

(37) Capítulo 2. Análisis y diseño del sistema.. información y es utilizado para definir la estructura de la aplicación (Rizzo and Rodríguez, 2008). En la actualidad existen varias herramientas para procesar textos, en el presente trabajo se utilizó Microsoft Word el cual realiza la corrección automática de la ortografía y la gramática, facilita un potente sistema de búsqueda y reemplazo, importa archivos de muchas otras aplicaciones, etc. Imágenes. Dentro de una aplicación informática una imagen puede cumplir diferentes roles que van desde brindar información principal o complementaria, hasta servir como elemento infográfico. En el presente trabajo se utilizaron varios modos de obtención de las imágenes entre los que se destacan: • Diseñándolas con una de las herramientas que a tal efecto existen en el mercado. • Capturándolas de otras aplicaciones desde la propia pantalla de la computadora o de una secuencia de vídeo. Para la primera forma de Obtención de imágenes se utiliza el Adobe Photoshop CS2 que tiene funciones creativas y sorprendentes como la personalización del entorno, el trabajo con capas, los efectos y estilos, las técnicas de retoque, los modos de color y calibrado, la animación o la optimización del programa, entre otros aspectos. Sonido. Hasta hace relativamente poco tiempo, los equipos de música, la televisión y la radio utilizaban técnicas analógicas para grabar, transmitir o reproducir el sonido. La aparición de técnicas digitales para realizar esas tareas ha permitido que se pueda trabajar el sonido en las computadoras de una forma relativamente fácil y utilizarlo en las aplicaciones informáticas que se desarrollan con una altísima calidad (Rizzo and Rodríguez, 2001). Existen dos tipos básicos de sonido que pueden ser utilizados en una aplicación multimedia: -Los sonidos digitalizados entre los que se distinguen el wave audio; el MP3 creado por MPEG, sigla en Inglés que significa Grupo de Expertos en Imágenes en Movimiento; y el CD–audio, este es el utilizado en el trabajo.. 27.