LABORATORIOS VIRTUALES: ALTERNATIVA EN LA EDUCACIÓN.

 

 

 

 

 Fernández Karen

 

 

Actualmente, la plataforma de todo sistema económico y de la sociedad en general es la capacidad de procesar información; en este marco, la educación enfrenta el reto de desarrollar en los alumnos habilidades para acceder a la misma, seleccionarla, procesarla y tomar decisiones sobre esa base, haciendo un uso sistemático de las tecnologías de la información y comunicación (TIC), en los procesos de enseñanza-aprendizaje.

Las nuevas generaciones de estudiantes emplean las TIC en su vida cotidiana al hacer uso de computadoras personales, dispositivos de comunicación móviles, Internet y demás. Es, pues, natural aprovechar esta tecnología ya disponible para que los alumnos comprueben, refuercen y practiquen el conocimiento teórico adquirido en el aula.

En el contexto de la educación y dentro del área de las ciencias exactas, uno de los principales problemas a los que se enfrentan los métodos de enseñanza es la separación de los conocimientos teóricos y la formación práctica; tal división ha originado límites muy marcados entre el aprendizaje de conceptos, la resolución de problemas y la realización de prácticas de laboratorio, con lo que se limita el aprendizaje científico. Precisamente, las prácticas de laboratorio se han diseñado para que los educandos tengan una interacción directa y tangible con los conocimientos adquiridos teóricamente, comprobándolos experimentalmente, por lo cual la persona que está aprendiendo puede manipular materiales, instrumentos e ideas y aplicar su propia iniciativa y originalidad.

Sin embargo, llevar a cabo la actividad experimental tiene los inconvenientes de ser muy exigente en cuanto a tiempo, espacio, materiales, dinero y energía, pues la implementación y puesta en marcha de plantas reales o laboratorios físicos requiere una infraestructura onerosa que difícilmente se mantiene en buenas condiciones. Asimismo, hace imprescindible la presencia del alumno en el sitio y tiempo específico en el lugar en que se encuentra el equipo que le hará posible obtener el conocimiento empírico.

 

 

 

Ante los inconvenientes anteriores, una de las alternativas para la enseñanza práctica es el uso de laboratorios virtuales, los cuales se crean por medio de computadora y contienen una serie de elementos que ayudan al alumno a apropiarse del conocimiento teórico y desarrollar las habilidades concernientes al conocimiento adquirido.

Los laboratorios virtuales implican el uso de software informático, genérico o específico, para recrear el comportamiento de plantas o laboratorios de experimentación basados en patrones descubiertos por la ciencia y que solo existen en los computadores usados para la simulación. Lo anterior es una contribución a la educación por parte de las TIC, lo que ha ampliado la disponibilidad de laboratorios y la oportunidad de obtener un conocimiento práctico. De este modo, los laboratorios virtuales son una alternativa a la experimentación real y presencial en las distintas ramas de la ingeniería, aunque es extrapolable a otras disciplinas científicas y técnicas.

 

 

¿Qué es un laboratorio virtual?

En el campo de la computación, el término virtual significa “que no es real”. En general, se distingue algo que es netamente conceptual de algo que es físicamente real. Tal distinción se puede utilizar en una gran variedad de situaciones. De acuerdo a lo anterior, se ha definido un laboratorio virtual como una simulación en computadora de una amplia variedad de situaciones en un ambiente interactivo; es decir, se puede simular el comportamiento de un determinado sistema que se desea estudiar haciendo uso de modelos matemáticos, y aunque no se interactúa con los procesos o sistemas reales, la experimentación con modelos simulados es comparable con la realidad, siempre que dichos modelos sean realistas y representen detalles importantes del sistema a analizar, además de que las gráficas que representen la evolución temporal del sistema se complementen con animaciones que hagan posible ver y comprender mejor el comportamiento del proceso.

 

El punto de partida para construir el simulador que integrará el laboratorio virtual es un determinado modelo matemático; posterior a la obtención del modelo, es necesaria la elaboración del algoritmo o de los pasos a seguir para aplicar el modelo; a continuación, se traduce dicho algoritmo a un lenguaje entendible por el ordenador, y finalmente se agregan los elementos necesarios para facilitar la entrada de información y la presentación de los resultados. Este último punto presenta dos desafíos al desarrollo de un laboratorio virtual: en primer lugar, la facilidad de uso para interactuar con el simulador y, después, el realismo con el que se presentan resultados de la simulación. Superar estos dos desafíos permitirá que el laboratorio virtual alcance plenamente el objetivo de enseñanza-aprendizaje, motivo para el cual se creó.

Los laboratorios virtuales pueden ser locales o remotos. La diferencia consiste en el lugar donde se llevan a cabo las simulaciones. De forma local, se ejecutan los recursos haciendo uso de la potencia de cálculo del equipo que está disponible para los alumnos; en este caso, se puede integrar un servidor desde el cual se descargan en una computadora personal los recursos didácticos, así como otros recursos que están disponibles en las aulas virtuales. En el caso de un laboratorio virtual remoto, un servidor lejano ejecuta los cálculos (por ejemplo, un motor de cálculo como MatLab WebServer que permite crear aplicaciones de MatLab utilizando las capacidades del world wide web para enviar datos a equipos de cómputo y visualizar los resultados en un navegador).

Por un lado, el lugar del laboratorio virtual puede ser una sola computadora personal, en la cual no se mantiene una comunicación directa con el docente, ya que aquel podría estar diseñado para no tener necesidad de conectarse a Internet, por lo que la actividad práctica se puede realizar de forma individual y aislada. Por otro lado, hay casos de prácticas dentro de lecciones virtuales de universidades a distancia en las que sí hay interacción directa con profesores y alumnos, donde estos últimos realizan la práctica de manera simultánea, pero de forma individual o colaborativa a través de una conexión a un servidor remoto conectado a través de la red.

Ventajas en el uso de laboratorios virtuales

La creación de laboratorios virtuales tiene múltiples ventajas respecto a los reales. Dado que este tipo de laboratorios se sustenta en modelos matemáticos que se ejecutan en computadoras, su configuración y operación es más sencilla.

Además, tienen un mayor grado de seguridad toda vez que no existe el riesgo de accidentes en el entorno al no haber equipos o dispositivos físicos.

Otra ventaja no menos significativa se desprende de la economía, pues se invierte menos en equipos, materiales y reactivos.

Desde el punto de vista ambiental, al no utilizar reactivos que en ocasiones son tóxicos, se favorece la preservación del medio ambiente en tanto que no se vierten residuos contaminantes a la atmósfera ni a los desagües; en este sentido, también se asegura el cuidado de la salud de los alumnos al no estar en contacto con dichos materiales.

Además de los beneficios mencionados, se obtienen otros derivados de alternar la actividad experimental virtual y la real, beneficios que se resumen a continuación:

  • El educando se familiariza con el experimento, por lo que cuenta con conocimientos previos a las prácticas en laboratorios reales.
  • Al optimizar tiempo al realizar las prácticas, se optimizan los materiales.
  • Se disminuye significativamente el uso incorrecto de los equipos.
  • Los alumnos se forman en metodologías de trabajo, con lo cual crean el hábito de modelación previa.
  • Hay un buen manejo de las tecnologías informáticas actuales.
  • Se favorece la repetitividad y reproducibilidad de los experimentos.
  • No hay un gasto de recursos consumibles (reactivos, energía, etc.) necesarios para la realización de las prácticas.
  • Se pueden llevar cabo una infinidad de experimentos simultáneamente.
  • Es posible difundir el aprendizaje constructivista, fomentando la capacidad de análisis y el pensamiento crítico.

Aplicaciones

Un laboratorio virtual tiene una función principalmente pedagógica que permite asimilar conceptos, leyes y fenómenos sin tener que esperar largos periodos e invertir en infraestructura. También es una herramienta para la predicción y verificación de datos para el diseño de experimentos cada vez más complejos.

Los laboratorios virtuales pueden aplicarse en diversos campos, entre los que destacan los laboratorios de ciencias biológicas, químicas, físicas, ingeniería y control de procesos. Asimismo, se pueden aplicar para demostrar procesos o sucesos que tardan mucho tiempo en ocurrir, como en los casos donde se quiera demostrar el comportamiento en el crecimiento de plantas o cultivos, los bioprocesos e incluso los estragos de los cambios ambientales. Por otra parte, entre los cursos que se pueden impartir de forma virtual aprovechando estos laboratorios se encuentran los cursos de capacitación en el uso de equipos o de adiestramiento y en aquellos que requieran de giras, las que pueden llevarse a cabo de forma virtual, con lo que se abaten los costos de viaje, alimento y alojamiento, además de que se reduce la probabilidad de accidentes de campo.

De todo lo anterior, se puede concluir que, dada la creciente aparición,disponibilidad y uso de nuevas TIC, es posible y necesaria su introducción en los procesos de enseñanza aprendizaje, para optimizar los objetivos del Programa Nacional CONECTARIGUALDAD. El uso de estos laboratorios abre nuevas posibilidades al aumentar la capacidad de experimentación, pues son laboratorios permanentemente disponibles para los estudiantes, garantizando una educación de inclusión, equidad, promoción y titulación de nuestros estudiantes.

Alejandra Velasco Pérez.

Jesús Arellano Pimentel.

 José Vicente Martínez.

 Salma Leonor Velasco Pérez.

Ley de Educación.

 

 

lab

 

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