EL SOFTWARE DIAGRAMA METABÓLICO DINÂMICO VIRTUAL

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1 EL SOFTWARE DIAGRAMA METABÓLICO DINÂMICO VIRTUAL Ana Maria Ponzio de Azevedo Fundação Faculdade Federal de Ciencias Médicas de Porto Alegre (FFFCMPA) Universidade Federal do Rio Grande do Sul Milton Antônio Zaro Núcleo Multimídia de Educação à Distância da Escola de Engenharia Universidade Federal do Rio Grande do Sul Gustavo Brandalise Lazzarotto Fundação Faculdade Federal de Ciencias Médicas de Porto Alegre (FFFCMPA) Antonio João Sá de Siqueira Fundação Faculdade Federal de Ciencias Médicas de Porto Alegre (FFFCMPA) RESUMEN Este trabajo presenta el desarrollo de un modelo de juego de tablero para la enseñanza de bioquímica. La experiencia adquirida con el uso de juegos de secuencia lógica, para la enseñanza, en la asignatura de Bioquímica en la FFFCMPA forneció los principios de este modelo como método de enseñanza. El software utiliza largamente recursos multimedia y puede ser disponibilizado tanto en Internet como en formato CD-ROM. Este ambiente interactivo hace posible la interacción del estudiante con su ambiente y con otros compañeros y profesores a través de, por ejemplo, chat rooms, foros de discusión, mapas conceptuales y libreta de anotaciones. El software puede ser utilizado como herramienta de enseñanza local o la distancia. Palabras-llave: Bioquímica, software educativo, juegos, multimedia. ABSTRACT This work presents the development process of a game-like courseware model for biochemistry teaching. The acquired experience with the use of a logic sequence board like games for teaching in the FFFCMPA s Biochemistry course provided the fundamentals of this model as a teaching method. The software fairly uses multimedia resources and could be released in the Internet as well as in CD-ROM format. This virtual environment will make possible the interaction of the student with this environment and with other collegues and teachers with tools as, e.g., chat rooms, discussion forums, conceptual maps, and note pads. This software can be used as a local and distance learning teaching tool. Key words: Biochemistry, Educational Software, Games, Multimedia.

2 INTRODUCCIÓN Desde el año de 1991, para facilitar la comprensión de las rutas metabólicas, consideradas por muchos alumnos un tema muy difícil, fue desarrollado por los profesores de la asignatura de Bioquímica de la Fundação Faculdade Federal de Ciências Médicas de Porto Alegre (FFFCMPA),, un método de enseñanza a través de juegos, con secuencias lógicas. El juego, llamado Diagrama Metabólico Dinâmico ya fue debidamente documentado en publicación de la revista Biochemical Education (SIQUEIRA, 1992). La aplicación del juego, en la enseñanza de bioquímica, proporcionó al alumno una mayor interacción con el contenido y consecuentemente un mejor aprendizaje, lo que disminuyó el número de reprobaciones en esta asignatura. La utilización de juegos en el proceso de enseñanza-aprendisaje ha sido validada por diversos autores (FERNANDEZ, 1990; RIZZO, 1996; FORTUNA, 2000; FALKENBACH, 2000) El uso de las computadoras, como herramientas de soporte a las metodologías asociadas al proceso de enseñanza-aprendizaje y la gran cantidad de tecnologías asociadas al mundo digital, torna posible transformar este recurso pedagógico, ya testado, en un software educativo. Los coursewares de tipo juego utilizan la multimedia como medio de despertar el interés y atención del alumno y permiten su interactividad con el software y sus compañeros de formas antes no imaginadas (FALKENBACH, 2001). Actualmente, el software Diagrama Metabólico Dinâmico Virtual (DMDV) presenta recursos (contenido de apoyo y juegos interactivos) para el estudio del Ciclo de Krebs y sus interrelaciones con otras sistemas, que permiten al estudiante la búsqueda de sus puntos de interés, construyendo en una secuencia lógica la ruta metabólica. Ademas de la experiencia de los autores, el contenido de Bioquímica esta basado en diversa literatura (LEHNINGER, 1995; DEVLIN, 1998; VOET, 2000). DESCRIPCIÓN El DMDV es un software que permite al usuario aprender, estudiar y revisar contenidos referentes al metabolismo energético en el Ciclo de Krebs a través de: a. juegos interactivos con la secuencia de substratos y enzimas de las rutas metabólicas, su control, su inhibición, la función de las vitaminas para su correcto funcionamiento y su relación con otros sistemas, b. lectura de textos sobre las funciones y características del Ciclo de Krebs así como hechos históricos en su desarrollo, c. resolución de tareas. El objetivo de los juegos interactivos es fornecer todos los datos para completar las informaciones en destaque sobre la ruta metabólica en estudio. El DMDV permite al alumno acompañar discusiones en un grupo de estudio o exponer sus dudas, temas y observaciones personales en foros de discusión, chats o mismo usar su propio correo electrónico, con la posibilidad de mantener sus anotaciones personales en lo que llamamos de Diário de Bordo. Esto todo permite que el DMDV pueda ser usado por el profesor como herramienta de enseñanza en clases presenciales o a distancia. HISTÓRICO La idea para el desarrollo de una versión electrónica, de juegos que ya venían siendo utilizados a diario en la rutina de enseñanza de la facultad, es reciente. Mismo sin tener un proyecto formal para el inicio del trabajo, fueron siendo estudiadas algunas versiones para la observación de resultados. El grupo no tenía experiencias anteriores en el desarrollo de softwares educacionales, lo que le resultó una tarea difícil

3 saber al cierto cual grado de calidad podría alcanzar. Esos primeros experimentos fueron progresando hasta que el grupo obtuviera un modelo inicial sobre el cual el verdadero proyecto fue alzado. Este proyecto piloto no sirvió solamente para medir el grado de calidad que podríamos obtener, si no también, nuestra capacidad de obtener un producto que fuera de fácil utilización por aquellos que tienen poco o ningún conocimiento técnico en computación. Lo que se busca es que de ninguna forma este nuevo software, que estaba siendo concebido, podría imponer barreras para el aprendizaje del alumno, que regulado por su ritmo de aprendizaje, iria progresando de forma autónoma a través de las diversos desafíos que le habrían de ser impuestos. El área de estudio de interfaces humano-computador es un terreno bastante fértil de ideas. A pesar de eso, llegar a una configuración, al mismo tiempo atractiva y funcional, no nos fue fácil. Fueron necesarias varias modificaciones hasta llegar al concepto que tenemos hoy para el software. Las opiniones de algunos usuarios que tuvieron contacto con el software, en estos primeros pasos, principalmente los consejos de personas con conocimiento y practica en la construcción de tales proyectos, fueran siempre bienvenidos. ESTRUCTURA Y DESARROLLO El desarrollo de un software educativo no es sencillo (LAASER, 2003). Diversas líneas de trabajo deben seguir paralelas y convergir, en el momento correcto, para la integración del sistema. Mismo que una primera análisis nos engañe y nos haga imaginar que podríamos separar en partes independientes cada componente del producto, debemos saber que hay un grado bastante grande de intersección entre ellas. Los textos, la construcción de los elementos gráficos que componen las pantallas, los diagramas de los juegos y sus piezas, los sistemas para el gerenciamiento de los usuarios, y el desarrollo de las reglas deben estar listos simultáneamente. Dividimos estructuralmente el software en diversos módulos funcionales los cuales nos servirán de base para su descripción. Son ellos: a. el sistema gerente, b. la estructura de pantallas y otros datos de la interface, c. y las bases de datos con usuarios, cuestiones, respuestas y registros. Luego después de tener bien sólido el concepto del aplicativo, se hacia urgente y necesaria la formulación de su estructura computacional definitiva (OLIVEIRA, 2001). Desde un principio la plataforma para el desarrollo del software fue el lenguaje orientado a objetos C++. Fueron varios los motivos, además de una gran experiencia en su utilización en otros proyectos de naturalezas diversas por uno de los autores, que apoyó la decisión de su utilización. El lenguaje C++ - ampliamente difundido actualmente en los medios académicos e industriales - tiene todas las características de un lenguaje de programación moderno y de alto rendimiento. El código del aplicativo es altamente portable para diversas plataformas computacionales y, debido a su alta flexibilidad y escalabilidad, no nos quedamos limitados al conjunto de recursos disponibles en herramientas de desarrollo convencionales que tantos otros aplicativos educacionales utilizan. El resultado de esto es la disponibilidad simultánea del aplicativo para las arquitecturas computacionales Win32 y GNU/Linux (STALLMAN, 2003). En la primera etapa de prototipaje fue necesario un modelo de aplicativo en el cual las diversas partes del software podrían ser construídas independientemente para que fuesen siendo unidas en un producto único. De esta manera se inició la construcción de una herramienta que fuera capaz de leer e interpretar archivos con las especificaciones de los módulos constituyentes del software y que los fuera capaz de generar en tiempo de ejecución, proceso este muy semejante a lo que un navegador para la Web hace, que es, leyendo e interpretando la especificación de la página en lenguaje HTML genera el producto que vemos en nuestra pantalla utilizando herramientas gráficas (SPITZK, 2003). Esta es la idea por detrás del núcleo interpretador, parte del sistema gerente del sistema.

4 La especificación para definición de las pantallas es en realidad muy sencilla y es constituida de una serie de definiciones para posicionamiento de imágenes en la pantalla, originalmente toda negra. Luego, es posible, añadiendo en secuencia, a una imagen de fondo, varias otras imágenes que formaran la pantalla final. El enlace entre las diferentes pantallas es hecho definiendo una región de una pantalla donde un clic del mouse irá hacer que ele sistema pase a una otra pantalla. Este flujo de pantallas es un punto de extremo interés en el desarrollo de software educacional y debe ser profundamente analizado y proyectado para una navegación tranquila. El análisis por el sistema gerente del software es hecho, teniendo por base una gramática formal definida para el lenguaje de definición de las pantallas utilizando herramientas para tal finalidad (GUZMAN, 2003). La figura 1 demuestra una de las pantallas de entrada del software, siendo que el código que la generó esta listado en el Cuadro 1. Los juegos son compuestos de un mapa y un conjunto de piezas las cuales deben ser correctamente posicionadas. Para su descripción es necesario entonces expandir la definición de pantallas para que sea posible describir esos objetos con los cuales será posible interactuar. Algunas de las opciones disponibles para la definición de los juegos son: a. opciones para posicionar el tablero virtual de juego en la pantalla, b. definición de la colección de piezas disponibles, c. la solución del juego, d. preguntas que deben ser hechas al alumno después que este tenga hecho una jugada correcta, e. definición de la secuencia de piezas que deben ser jugadas. Figura 1 Ejemplo de una de las pantallas de entrada del software La Figura 2 demuestra una pantalla de juego típica del software donde se pueden visualizar algunos de los recursos ya comentados. include 'system_footer_simple.txt' image [ file := 'system_start_00.gif' x := 0 y := 0 ] link [ ref := 'login' x := 240 y := 520 w := 310 h := 30 keep := 1 ] link [ ref := 'system_dialog_howto.txt' x := 280 y := 485 w := 230 h := 25 keep := 1 ] end Cuadro 1 Ejemplo de código para generar una pantalla del sistema

5 Tenemos también hechas funciones para reproducir videos en la pantalla que son usados para ejemplificar las reacciones bioquímicas después de cada etapa de las vías implementadas, opciones para la reproducción de archivos de sonido que hacen una narrativa, de manera breve, para la orientación del usuario, entre otras opciones. Las figura 3 demuestra la reproducción de un video producido para ejemplificar la reacción catalizada por la enzima citrato sintase. Figura 2 Pantalla con un juego típico del aplicativo Es en la base de datos del sistema que van a quedar almacenadas todas las informaciones referentes de los alumnos que lo utilizan, sus contraseñas, sus registros de utilización y, no menos importante, muchas de las informaciones necesarias para la representación del juego como preguntas objetivas y de múltiplas opciones. La arquitectura del software permite que esos datos no necesiten estar en la misma computadora que ejecuta el aplicativo, pero en una computadora central, conectada por la red Internet (TCP/IP) con la máquina del usuario. Esto permite que sea mantenido un registro central para el caso de uso del software por una gran cantidad de alumnos facilitando la gerencia de los datos por el administrador del sistema. Las transacciones del sistema ocurren de manera stateless lo que adiciona una gran estabilidad al sistema. Figura 3 Ejemplo de pantalla con reproducción de video digital

6 EL NÚCLEO COMO HERRAMIENTA DE AUTORÍA Mismo que el sistema en desarrollo haya sido hecho para el DMDV, este puede ser utilizado para la creación de nuevos aplicativos, que utilicen esta misma metodología de enseñanza y que tengan un subconjunto de las especificaciones ofrecidas por este software bastando solamente la implementación de nuevas pantallas y el registro de nuevos datos en las bases. CONCLUSIONES Esperamos que con esta pequeña descripción del proceso de desarrollo de un software educativo tengamos llegado a nuestro objetivo de incentivar la producción de este tipo de material de apoyo de enseñanza. Creemos que esta forma de aprendizaje sea una alternativa de cambio frente a las posturas tradicionales de enseñanza, que vienen siendo cada vez más cuestionadas sobre su validad y su real función en el proceso de formación de profesionales. El software Diagrama Mebólico Dinâmico Virtual está en pleno desarrollo. Nuevos recursos están constantemente siendo añadidos mientras se discuten las diversas formas de su utilización por los profesores en clase. Nuestra experiencia es aún pequeña en la utilización de este recurso didáctico. Fueron realizados dos experimentos con grupos distintos de alumnos, uno de ellos con y otro sin conocimiento anterior de bioquímica. El grupo con conocimiento evaluó el software, por medio de una planilla de evaluación y por apuntes en el ambiente. Ellos expresaron que el software es de fácil navegación, que despertó su interés por la conclusión de los juegos, que les fue posible - leyendo los textos complementares - responder a las cuestiones a su propio ritmo y muchos evidenciaron su preferencia por este método si comparado al estudio en libros. El otro grupo de alumnos que experimentó el software había tenido solamente una clase convencional sobre el asunto antes de su contacto con el software. El análisis de las notas dejadas en el ambiente y de los registros en fotografía y video hechos durante los experimentos resultaron gratificantes, demostrando índices de aceptación muy elevados. Una evaluación más concreta la obtendremos con más tiempo de utilización del recurso, al tiempo que tengamos datos objetivos que puedan nos apuntar para resultados prácticos que esta propuesta pueda desencadenar.

7 BIBLIOGRAFIA DEVLIN, T.M. Manual de Bioquímica com correlações clínicas. São Paulo, Editora Edgard Blücher Ltda, FALKEMBACH, G. M. Adaptive hypermedia: An option for the development of educational systems in order to getting more effective learning. In: INTERNATIONAL CONFERENCE ON NEW AARECHNOLOGIES IN SCIENCE EDUCATION, 2001, Aveiro Proceedings International Conference on New Technologies in Science Education FALKENBACK, G. A. M.; PEREIRA, C.T.D.; TREVISAN, M.C.B. Informática na Educação Infantil: Brincando, Aprendendo e Criando. In: ID SANTOS, S.M.P.. Brinquedoteca A Criança, o Adulto e o Lúdico. Porto Alegre, Editora Vozes, 2000 p FERNÁNDEZ, A. A hora do jogo psicopedagógico: espaço para jogar, espaço para aprender. In: ID. A inteligência aprisionada. Porto Alegre, Artes Médicas, 1990 p FORTUNA, T.R. O Jogo e a Educação: Uma Experiência na Formação do Educador. In: ID SANTOS, S.M.P.. Brinquedoteca A Criança, o Adulto e o Lúdico. Porto Alegre, Editora Vozes, 2000 pg GUZMAN, J. The Spirit Parser Framework. Disponible en Último acceso: sep/2003. LAASER, W. Desenho de Software para o Ensino à Distância. FernUniversität Hagen Postfach 940 D Hagen. Disponible en Última acceso: septiembre, LEHNINGER, A.; NELSON, D.L. E COX, M.M. Princípios de Bioquímica. São Paulo: Sarvier, OLIVEIRA, C.C.; COSTA, J.W.; MOREIRA, M. Ambientes Informatizados de Aprendizagem: Produção e Avaliação de Software Educativo., São Paulo, Papirus Editora 2001 RIZZO, G. Jogos Inteligentes. A construção do Raciocínio na Escola Natural. Bertrand,, p. SIQUEIRA, A.J.S.; REMIÃO, J.O.R., AZEVEDO, A.M.P. Dynamic Metabolic Diagrams in Biochemistry. Biochemical Education, v.20 n 2, p , SPITZK, B. FLTK The Fast Light Toolkit. Disponible en Último acceso: septiembre, STALLMAN, R The GNU Compiler Collection. Disponible en Último acceso: septiembre, VOET, D.; VOET, J.G.; PRATT, C.W. Fundamentos de Bioquímica. Porto Alegre: Artes Médicas Sul Ltda., 2000.

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