PIE REVISADO PROYECTOS DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PARA LA CONVERGENCIA EN EL ESPACIO EUROPEO DE EDUCACIÓN SUPERIOR. CONVOCATORIA

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1 PIE REVISADO PROYECTOS DE INNOVACIÓN EDUCATIVA PARA LA CONVERGENCIA EN EL ESPACIO EUROPEO DE EDUCACIÓN SUPERIOR. CONVOCATORIA Presentación Oral Título (mayúsculas y negrita): ADAPTANDO LA INTRODUCCIÓN A LA MODELIZACIÓN MOLECULAR AL CAMPUS ANDALUZ VIRTUAL. Autores (nombre y apellidos y centros de trabajo; datos de contacto con uno de los autores.) Autores Ariza Bueno, Manuela; 1 Díaz Morilla, Amelia; 1 Muñoz Hernández, Carmen; 1 García Segura, Rafael; 1 Nájera Albendín, Francisco; 1 Torres García, Gregorio, torres@uma.es ; 1 Garralón Ruiz, Julio; 2 Álvarez Palomo, José María. 2 Centros de trabajo 1 Facultad de Ciencias. Departamento de Química Orgánica. Universidad de Málaga. 2 E.T.S.I. Informática. Departamento de Lenguajes y Ciencias de la Computación. Universidad de Málaga Palabras clave Campus Virtual, Interfaz Gráfica de Usuario (GUI), Modelización Molecular, Visor Molecular, Química Orgánica-Física Resumen En este proyecto se describirá el esfuerzo realizado para conseguir la adaptación de la asignatura Introducción a la Modelización Molecular dentro del Campus Andaluz Virtual. Se describe en esta experiencia el desarrollo de una INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO (GUI) que permite la docencia de la asignatura desde un modelo docente basado en la enseñanza activa y cooperativa. La GUI permite conectar con programas gratuitos externos que permiten el dibujo de moléculas orgánicas (ISIS Draw), visualizar las moléculas dibujadas permitiendo representarlas de forma tridimensional, conectar con programas gratuitos para el cálculo de MECÁNICA MOLECULAR (Tinker) y de MECÁNICA CUÁNTICA (Mopac, GAMESS) y visualizar los resultados obtenidos con estos programas de forma gráfica y numérica. Se describirá igualmente el desarrollo de toda una serie de contenidos que permiten impartir la docencia de la asignatura de forma continuada dentro de la Plataforma Moodle utilizada para la docencia en el Campus Andaluz Virtual, así como la evaluación por parte del alumnado de la experiencia realizada. Objetivos Tres han sido los objetivos básicos de este proyecto: Continuar con el desarrollo del software necesario para la solución de casos prácticos: BrandyMol. Este software es un lanzador de programas, o Front-End, para el uso combinado de programas gratuitos de Mecánica Molecular y Mecánica Cuántica,

2 dentro de un entorno gráfico que permite la visión espacial de sistemas moleculares. BrandyMol se encuentra bastante avanzado gracias al esfuerzo realizado en el Proyecto PIE04/017 concedido por el Servicio de Innovación Educativa de la Universidad de Málaga durante el curso Sin embargo, existe un aspecto del programa que ha requerido un esfuerzo sustancial y que ha sido necesario seguir desarrollando durante el curso : la creación de una librería gráfica gratuita. En su versión inicial el programa hacía uso de un entorno gráfico shareware que el alumno podía descargar de la Web siempre y cuando se registrase previamente en la página de la empresa Accelrys. Aunque esta opción ha sido válida y no ha representado un problema mayor para los alumnos de cursos anteriores, consideramos que el espíritu Open Source debe estar presente en todos y cada uno de los módulos que el programa combina. Este software permitiría al alumno disponer en su ordenador personal de todas las herramientas necesarias para el estudio de la Modelización Molecular (Ealy, 1999), mediante la distribución totalmente gratuita de BrandyMol, de forma que pueda trabajar en la asignatura sin estar sujeto a un horario prefijado ni a la disponibilidad de una plaza libre en el aula de informática. Por otro lado, también posibilitaría desarrollar nuevas estrategias didácticas adaptadas al marco EEES, pasando de una educación centrada en la enseñanza a una educación basada en el aprendizaje que pueda extenderse fuera del periodo lectivo de la asignatura. Valoración de la Plataforma Moodle como herramienta de evaluación del alumno de una forma continuada dentro del Campus Andaluz Virtual donde la evaluación presencial no está recomendada. Para ello, se ha ensayado la posibilidad de realizar una evaluación virtual sobre la asignatura de Modelización Molecular impartida en la Universidad de Málaga. De igual forma, ha sido necesario disminuir parte de la docencia presencial a costa de incrementar el esfuerzo en la creación de contenidos y el desarrollo de casos prácticos utilizando los elementos que suministra la Plataforma Moodle del Campus Andaluz Virtual de la Universidad de Málaga. Finalmente, se pretende que la asignatura esté dotada de amplios fundamentos didácticos (Ege, 1999) y para ello se ha desarrollado una página web, dentro del Campus Andaluz Virtual de la UMA, para la asignatura. En esta página se podrá disponer de una breve introducción histórica a la Modelización Molecular, de los fundamentos físicos y matemáticos de ésta. El temario se organizará de forma tal que se revisen los aspectos básicos de un curso de Química Orgánica general desde un punto de vista matemático: a) visualización y cálculo de confórmeros del etano, butano y otros alcanos, b) visualización y cálculo de orbitales moleculares destacando su importancia dentro de las reacciones químicas c) cálculo y visualización de la estabilidad de intermedios de reacción en reacciones clásicas: sustitución nucleófila bimolecular, sustitución electrófila aromática, procesos concertados d) cálculo de los modos de vibración y su aplicación en la espectroscopía IR. Descripción de la experiencia Durante la primera parte de este proyecto hemos dedicado un esfuerzo sustancial al desarrollo de una INTERFAZ GRÁFICA DE USUARIO (GUI) que permitiera la docencia de la asignatura desde un modelo docente basado en la enseñanza activa y cooperativa (Paulson, 1999). La GUI debería permitir: 1. conectar con programas gratuitos externos que permitan el dibujo de moléculas orgánicas (ISIS Draw) 2. visualizar las moléculas dibujadas permitiendo representar a estas de forma tridimensional (Habraken, 2004; Luisi, 1990) 3. conectar con programas gratuitos para el cálculo de MECÁNICA MOLECULAR (Tinker) y de MECÁNICA CUÁNTICA (Mopac, GAMESS) 4. visualizar los resultados obtenidos con estos programas de forma gráfica y numérica

3 El diseño inicial por tanto respondía al comportamiento descrito en la Figura 1. Visualización de Moléculas VISOR VTK Mecánica Cuántica MOPAC GUI BrandyMol (TCL/TK) Dibujo de Moléculas ISIS DRAW Mecánica Molecular TINKER Figura 1: Acción de la Interfaz BrandyMol Todo este trabajo ha sido desarrollado por Oscar Noel Amaya García y ha constituido el Proyecto Fin de Carrera titulado: Entorno Gráfico Modular de Moléculas 3D en VTK De forma paralela abordamos el desarrollo de toda una serie de contenidos que han permitido impartir la docencia de la asignatura de forma continuada. Los Temas Teóricos han sido tratados haciendo uso del mínimo aparato matemático necesario para desarrollarlos, ya que el objetivo clave de la asignatura no se centra en dar una visión profunda de los tratamientos matemáticos utilizados con el programa, sino de conseguir que el alumno aprenda conceptos de gran relevancia en Química Orgánica utilizando programas de computación y representaciones tridimensionales de estructuras moleculares, así como que el alumno comience a interrelacionar los conceptos adquiridos en la asignatura de Química Física de forma aplicada sobre la Química Orgánica (Química Física Orgánica). Al objeto de cumplir con estos puntos básicos hemos estructurado el curso utilizando sólo dos tipos de recursos: Cuestionarios y Tareas. Se han utilizado Cuestionarios durante el comienzo del curso, ya que constituyen una herramienta de evaluación más asequible al alumno hasta que se adapta al manejo de los programas externos utilizados. Todos estos recursos se establecieron con un plazo de entrega de dos semanas. Resultados y conclusiones Los objetivos planteados se cumplieron prácticamente en su totalidad. Antes del comienzo del Curso de Introducción a la Modelización Molecular durante el segundo cuatrimestre del curso académico 2006/07 disponiamos de 1. una Interfaz Gráfica de Usuario, BrandyMol, para la realización de las Prácticas planteadas en el Currículo. 2. una página Web utilizada como espacio de trabajo interactivo para el alumno 3. una serie de Cuestionarios y Tareas que permitieran evaluar al alumno de forma continuada El punto más controvertido del Curso lo ha constituido el método de evaluación (Oliver, 2006). El sistema de evaluación continua, presenta, sin duda alguna, ventajas tanto para el estudiante como para el profesor. Los estudiantes que participan en la evaluación continua tienen mayores garantías de superar la asignatura que el resto ya que asimilan de forma gradual los contenidos

4 más importantes de la materia y desarrollan también de forma gradual las competencias exigidas en la asignatura. Por otra parte, conocen la forma de evaluar del profesor, saben qué es lo que más valora el profesor de las respuestas y cómo lo valora. Adicionalmente, el estudiante recibe información sobre su propio ritmo de aprendizaje, siendo capaz de rectificar los errores que ha ido cometiendo, encontrándose en condiciones de reorientar su aprendizaje y, en definitiva, implicándose de forma más motivada en su propio proceso de aprendizaje. Por todo ello, se estableció a comienzos de Curso un Método de Evaluación continuado que quedó reflejado en el Programa de la Asignatura. Se considerará aprobada la asignatura si se ha superado el 85% del contenido propuesto, tanto práctico como teórico. Para la evaluación se tendrá en cuenta: Actitud participativa del alumno (10%) Participación en actividades (20%) Entrega de tareas y cuestionarios (60%) Realización de consultas (10%) Cada uno de estos elementos ha sido asociado con alguna de las actividades propuestas a lo largo del curso y así: Evaluación Actitud participativa del alumno Participación en actividades Entrega de tareas y cuestionarios Realización de Consultas Elementos Asociados Visitas a los Foros Visualización de los Tutoriales Aportaciones al Glosario de Términos Aportaciones a los Foros Aportaciones a la Base de Datos de Imágenes, Participación en el Chat. Entrega de las Tareas Entrega de los Cuestionarios Participación en Consultas Participación Cuestionarios Sin embargo, la opinión de los alumnos respecto al método de evaluación continua ha generado algunas discusiones entre el alumnado ya que esperaban una evaluación mas centrada en las Tareas y Cuestionarios y menos enfocada en la Participación. La Participación en los Foros ha constituido un elemento muy fuerte del Curso y han sido muy utilizados, de un total de 26 alumnos matriculados 3 de ellos no accedieron nunca al Campus Andaluz Virtual y los 23 restantes tuvieron una aportación media en el foro de 100 consultas o aportaciones al Foro General donde se aclaraban las dudas sobre los distintos Temas tratados en el Curso. Es necesario destacar también el número de abandonos que se produce a lo largo del curso. Además de los tres alumnos que no accedieron en ningún momento al Campus, durante el Curso abandonaron por diversas razones siete alumnos más, lo que consolidó un grupo de 16 personas que realizaron todas las Tareas y Cuestionarios. De este Grupo, tan solo dos personas no consiguieron superar la Asignatura, tal y como se muestra en el Grafico

5 N.P. SUSPENSO APROBADOS NOTABLE SOBRESALIENTE A final de Curso se llevó a cabo la autoevaluación haciendo uso de los Cuestionarios Personalizados que permite desarrollar la Plataforma Moodle 1.6. Los resultados más relevantes de esta fueron: a) prácticamente la totalidad del grupo era la primera vez que realizaba un Curso Virtual debido, primordialmente, a los requerimientos de tiempo que cualquier asignatura de Libre Configuración Presencial posee b) Son necesarias algunas mejoras sobre todo en la difusión del Curso y de los Programas de las Asignaturas al comienzo del mismo. c) Los alumnos se han decantado por el uso de los Foros y el Chat frente al correo electrónico o la mensajería interna de Moodle. d) El alumnado ha valorado positivamente el esfuerzo realizado en el desarrollo de las Tutorías, se han sentido animados por estas y han permitido estimular la creación de puntos de vista alternativos en los Temas teóricos e) Dentro de las Tareas y Cuestionarios realizados es necesario incluir un mayor número de Tareas Grupales. f) Respecto a los métodos de evaluación y aprendizaje la calificación fue Buena, aunque han destacado que el nivel de esfuerzo requerido es alto para superar la asignatura Bibliografía Ealy, J. B. (1999). A student evaluation of Molecular Modelling in First Year College Chemistry. Journal of Science Education and Technology 8(4): Ege, S. N. (1999). Organic Chemistry. Structure and Reactivity, Houghton Mifflin, Boston, MA, p. 2. GAMESS, (1993). M. W. Schmidt, K. K. Baldridge, J. A. Boatz, S. T. Elbert,, M.S. Gordon, J. J. Jensen, S. Koseki, N. Matsunaga, K. A. Nguyen, S. Su, T. L. Windus, M. Dupuis, J. A. Montgomery Journal of Computational Chemistry. 14: URL: Habraken, C. L. (2004). Integrating into Chemistry Teaching Today s Student s Visuospatial Talents and Skills, and the Teaching of Today s Chemistry s Graphical Language. Journal of Science Education and Technology 13: ISIS/Draw 2.5, MDL Informations System, Catalina Street, San Leandro, California 94677, USA. URL:

6 Luisi, P.-L., Thomas, R.M. (1990). The pictographic paradigm. Pictorial communication in the chemical and biological sciences. Naturwissenschaften 77: MOPAC 7, James J. P. Stewart, URL: Oliver Cuello, R. Delgado García, A. M., Salomón, L.,(2006) Aspectos prácticos de la implementación de un sistema de evaluación continua virtual Paulson, D. R. (1999). Active Learning and Cooperative Learning in the Organic Chemistry Lecture Class. Journal of Chemical Education 76(8): Spartan, Wavefunction, Inc, Irvine, CA USA. URL: wavefun.com. TCL Developer XChange, URL: TINKER 4.2, Jay W. Ponder, Washington University. URL: Westmoreland, P. R., Kollman, P. A., Chaka, A. M., Cummings, P. T., Morokuma, K., Neurock, M., Stechel, E. B., Vashishta, P. (2002). Applications of Molecular and Materials Modeling (Final Report), Loyola College, Baltimore, Maryland, USA. URL: Wu, H.-K., Shah, P. (2004). Exploring Visuospatial Thinking in Chemistry Learning. Science Education 88(3): Zaharias, P. (2004). Tutorial: Usability and e-learning: The Road Towards Integration. elearn Magazine 6: 4-8. Especificaciones: - La comunicación deberá contener un mínimo de 5 y un máximo de 10 páginas, incluidas tablas y figuras, en el formato indicado (tipo y tamaño de fuente: Times New Roman, 11; interlineado: sencillo y con márgenes de 3 cms.) e incorporar todos los apartados señalados. - Indicar el formato de presentación deseada: oral o póster.