Las Web 3D como instrumento de formación en la carrera de Ingeniería Agrícola

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1 Universidad Agraria de La Habana Fructuoso Rodríguez Pérez Las Web 3D como instrumento de formación en la carrera de Ingeniería Agrícola Autor: MS.c Reynolds León Guerra Mayabeque, 2013

2 RESUMEN En el presente trabajo se exponen las soluciones que se han realizado en la carrera de Ingeniería Agrícola para incorporar las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TICs), mediante las Web 3D que permite a los estudiantes interactuar con los modelos tridimensionales de una forma cercana a la realidad. También se explica la posición teórica asumida para la vinculación de las Web 3D en el proceso de enseñanza aprendizaje mediante el instrumento psicológico y la zona de desarrollo próximo de Vygotsky. A la vez que se presentan lo materiales y métodos utilizados para la materialización de lo antes expresado a partir de la elaboración de un Entorno Virtual de Aprendizaje para la asignatura de Resistencia de Materiales y la aplicación de teleclases interactivas mediante modelos 3D. Palabras claves: Ingeniería Agrícola, Enseñanza Aprendizaje, Web 3D, Instrumento.

3 INTRODUCCIÓN El desarrollo de las tecnologías educativas y su aplicación orientada y sistemática en los proceso de formación están propiciando nuevos entornos educativos. El proceso de enseñanza aprendizaje busca ser un proceso de intercambio entre el alumno y el profesor y entre los dos aprenden, dejando a un lado la enseñanza bancaria o unidireccional donde el profesor tiene todo el conocimiento. Los especialistas del campo de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (soporte de la tecnología educativa) han desarrollados múltiples aplicaciones para ser accedida por los clientes (entiéndase en la presente investigación estudiantes y profesores) como los sitios Web donde pueden adquirir todo tipo de información de forma instantánea enriqueciendo los conocimientos en diferentes áreas de la ciencia, favoreciendo el escenario académico. Los sitios Web han evolucionado desde sus inicios hasta convertirse en ambientes tridimensionales donde la información es interactiva y la navegación controlada por el usuario. Las universidades no han dejado de lado la siguiente posibilidad para enriquecer sus clases, ejemplo de lo anterior se puede ver en la Universidad Carlos III de Madrid donde se han desarrollado simulaciones en ambiente Web 3D de diferentes suspensiones para los estudiantes de mecánica. En la Universidad Agraria de La Habana se han realizados varios proyectos en los últimos años aplicando VRML97 (Lenguaje para la Modelación de la Realidad Virtual) para trabajar con las Web3D como es el ejemplo del sistemas informáticos para la aplicación de la ingeniería asistida por ordenador en el diseño de los elementos de máquinas (1), que permite a los estudiantes durante el proceso de aprendizaje ir interactuando con los modelos que representan a las diferentes transmisiones mecánicas de las máquinas agrícolas. Otra aplicación que se realizó fue el Sistema de Gestión para modelos tridimensionales que permite a los usuarios almacenar, clasificar, catalogar y modificar diferentes modelos creados en las investigaciones y por los estudiantes en diferentes proyectos de las asignaturas (2), también a disposición de la comunidad académica se encuentra una metodología para generar Web3D sin necesidad de programar (3). Debido a las facilidades que brindan las Web3D al campo académico para mejorar el proceso de enseñanzaaprendizaje se pretende en el siguiente trabajo demostrar como se puede vincular las Web3D al currículo académico de los estudiantes de Ingeniería Agrícola como un instrumento de formación.

4 DESARROLLO El plan de estudio y las TICs. El plan de estudio de la carrera de Ingeniería Agrícola tiene establecido los siguientes aspectos para la integración de las TICs dentro del la formación de los estudiantes mediante los siguientes enunciados (4): Las principales estrategias curriculares están diseñadas para que todas las asignaturas de la carrera las apliquen durante el desarrollo de la docencia y la investigación curricular y extracurricular de los alumnos, manifestándose en los programas de las disciplinas y asignaturas de forma explícita en contenidos La informática es declarada como una estrategia y debe aplicarse de la forma siguiente (4). Informática y las nuevas Técnicas de la Informática y las Comunicaciones (TIC), para desarrollar habilidades en el trabajo con redes (INTERNET; INTRANET del MES, universitarias y entre universidades), empleo de plataformas interactivas y de los laboratorios virtuales, utilización de los programas profesionales de diseño asistido por computadoras y de apoyo al cálculo de ingeniería Y debe estar fundamentada en los métodos didácticos para una mayor aceptación de de la comunidad académica y estudiantil (4). Los métodos didácticos a aplicar deben centrar su atención principal en el auto-aprendizaje de los alumnos, en la informatización de todo el proceso de enseñanza-aprendizaje, una priorizada relación y atención del profesor con cada estudiante y en la elevación del nivel de esencialidad en los contenidos de las asignaturas. Se utilizarán con mayor énfasis las conferencias interactivas con apoyo de las tecnologías de la Informática y las TIC. Es apreciable la necesidad de la existencia de una articulación adecuada entre la aplicación de las TICs y los sustentos teóricos que están presentes en el proceso de enseñanza aprendizaje. El Enfoque Histórico Cultural y las Web 3D. Uno de los grandes problemas que se presentan en la aplicación de las TICs (Tecnología de la Información y las Comunicaciones) al ámbito educativo es su limitado sustentos psicopedagógico para ser aplicada como transformadora en el desarrollo del estudiante. Para evitar situaciones negativas en la introducción de las Web 3D en

5 el proceso de enseñanza aprendizaje de los estudiantes de Ingeniería Agrícola de UNAH (Universidad Agraria de La Habana) se toman los referentes teóricos del pensamiento de Lev Semiónovich Vygotsky ( ). Y qué es lo que se comprende cómo Web 3D para el presente trabajo?. Una Web 3D es una aplicación Web que la mayoría de la información que la transmite mediante modelos tridimensionales, donde los usuarios pueden interactuar con los modelos experimentado situaciones cercanas a la realidad, ejemplo de ellas pueden ser; un edificio donde se pueda caminar por los pasillo, entrar a los cuartos abrir armarios; participar en una práctica de laboratorio químico con varios usuarios; un escenario de venta de automóviles donde se pueda interactuar con el automóvil y ver sus características esenciales; armar y desarmar diferentes mecanismos para el entrenamiento de mecánicos, etc. Del pensamiento de Vygotsky se extrae el concepto de instrumento psicológico que son creaciones artificiales; estructuralmente son dispositivos sociales y no orgánicos o individuales; están dirigidos al dominio de los procesos propios o ajenos (5), luego expone los siguientes ejemplos de instrumentos psicológico que pueden ser el lenguaje, las obras de arte, la escritura, los diagramas, los mapas, los dibujos, etc. Se puede evidenciar que las Web 3D son una creación artificial producto de la actividad del hombre y a la vez integran modelos tridimensionales representando dibujos, diagramas, obras de arte, se puede considerar como un instrumento psicológico que contribuye a la transformación del estudiante un su saberes dentro de la zona de desarrollo próximo, la cual es considera como la zona limitada por la que el estudiante ya es capaz de hacer una actividad solo y donde necesita la colaboración de otros (estudiantes, profesores, etcétera). Las Web 3D al estar vinculada con la realidad virtual y en especial a la no inmersiva, propician un entorno muy útil a la formación de los estudiantes de Ingeniería Agrícola ya que les permite actuar en situaciones cercanas a la realidad simulando piezas, mecanismos, máquinas agrícolas donde pueden armarlas y desarmarlas sin miedo a equivocarse ni afectar un proceso productivo, ya que se desarrolla en un ambiente virtual. Entorno Virtual de Aprendizaje para la asignatura Resistencia de Materiales. La asignatura de Resistencia de Materiales fue una de las primeras asignaturas en digitalizarse en el proyecto de informatización en la Facultad de Mecanización Agropecuaria (actualmente Facultad de Ciencias Técnicas), permitiendo que los estudiantes puedan estudiar con mayor flexibilidad en horarios extras según sus necesidades mediante la Biblioteca Digital de Objetos de Aprendizaje de Resistencia de Materiales (2007). Posteriormente con los cambios y avances en el campo de las tecnologías educativas y nuevas visiones en la solución de problemas en la formación de ingenieros agrícolas, se evidencia la necesidad de elaborar un Entorno Virtual de Aprendizaje (EVA)

6 que permita una mayor interacción del estudiante y el EVA permitiendo un mayor auto-aprendizaje por parte de los estudiantes. Los materiales y métodos para elaborar el EVA. Se utilizaron las teleclases (ver Figura 1) filmadas en LATED (Laboratorio de Tecnología Educativa) de la UNAH, las cuales utilizan para mostrar la información de los diferentes aspectos estudiados las herramientas de la Teoría de los Elementos Finitos (TEF). Mediante las herramientas (6) de la TEF se puede apreciar en una variación de colores representados en una pieza o mecanismo las zonas de más tenciones y la de menos tenciones, al igual que se usan las diapositivas como instrumento clásico para plasmar en ellas los diagramas y ecuaciones que son de interés para enseñar. Figura 1. Teleclases elaborada en LATED. La creación de los modelos tridimensionales que se utilizan para cada unidad de estudio, se crean a partir del uso de la metodología descrita a continuación (ver Figura 2). Donde se dibuja el modelo en un sistema CAD (Diseño Asistido por Computadora) y es importado por Blender o 3DS Max Studio para utilizarlo como un traductor de archivo al exportar el modelo en un formato VRML97 y ser visualizado por los navegadores Web.

7 Después de estar conformadas todas las teleclases y contar con las conferencias digitalizadas, se utiliza la herramienta exelearnig para dar formato a cada uno y poner cada elemento en los apartados correspondientes, y crear los enlaces e hipervínculos entre ellos, conformándose así el Entorno Virtual de Aprendizaje. Figura 2. Pasos para crear páginas Web 3D. La integración del EVA con las Web3D, se efectuó mediante la herramienta Bloc de notas, introduciendo pequeñas líneas de códigos incorporando así al sitio web que exporta el exelearnig las Web 3D (ver Figura 3). Figura 3. Visualización de las Web 3D integradas al EVA.

8 Mediante el EVA elaborado los estudiantes pueden ver la simulación del fenómeno estudiado e interactuar con los modelos para separar sus componentes y verlo en toda su dimensión. Teleclases Interactivas mediante modelos Tridimensionales. Los audiovisuales han sido introducido en las universidades como instrumentos para facilitar la labor del profesor al poder mostrar fenómenos poco perceptibles o que ocurren en zonas distantes, se conocen actualmente como teleclases (ver Figura 1) donde se muestra un formato que comparte en un mismo interfaz al profesor y la diapositiva que visualiza la información necesaria y sincronizada con el profesor. Las Web3D permiten vincular los videos de las teleclases con los modelos tridimensionales presentes en ellas donde el estudiante puede interactuar con el modelo mientras observa la explicación del profesor en el video. La sincronización que se da entre la Web3D y el video logra que el estudiante pueda armar o desarmar un mecanismo simple o complejo y adquirir mayor información que el formato tradicional como el observado en la figura 1 mediante el interfaz que se muestra en la figura 4. Figura 4. Interfaz para el uso de teleclases interactivas mediante modelos tridimensionales.

9 CONCLUSIONES Mediante el enfoque Histórico Cultural se puede establecer una articulación entre la psicopedagogía y las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones que contribuyan a la formación de los estudiantes de Ingeniería Agrícola mediado por el instrumento psicológico y su aplicación en la zona de desarrollo próximo. Las Web3D integrada a los sitios Web generados por la herramienta Exelearnig permite obtener un Entorno Virtual de Aprendizaje que apoya al proceso de enseñanza aprendizaje de los estudiantes en la signatura Resistencia de Materiales. Los videos utilizados en las teleclases y las Web3D de forma integrada proporciona a los estudiantes un Interfaz más amigable e interactivo al poder observar la información en tres dimensiones.

10 REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. Mirabal, Yilian. Sistema Informático para la Aplicación de la Ingeniería Asistida por Ordenador en el Diseño de Elementos de Máquinas. Mayabeque : s.n., Padilla, Janet y Nápolez, Ismaray. Entorno Virtual para Modelos 3D de piezas y mecanismos en la especialidad Ingeniería Agrícola de la Universidad Agraria de La Habana. Mayabeque : s.n., León, Reynolds. La realidad virtual no inmersiva: un apropuesta para constribuir al estudio de la especialidad de Ingeniería Agrícola. Saarbrucken : Editorial Academica Española, Comisión Nacional de la Carrera de Ingeniería Agrícola. Plan de estudio D Ingeniería Agrícola. República de Cuba : s.n., Vygotsky, Lev Semiónovich. Conferencia dictada en la Academia de educación comunista N. K. Krúpskala La aplicación de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) en la carrera de Ingeniería de Mecanización Agropecuaria. Una visión alternativa y novedosa. Torres, Alexis y Llanes, Oscar. Mayabeque : Revista Ciencias Técnicas Agropecuaria, 2006.

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