Desarrollo De Material De Aprendizaje En La Carrera De Ingeniería Bioquímica

Desarrollo de material de aprendizaje en la carrera de Ingeniería Bioquímica

Sergio Huerta Ochoa*, Arely Prado Barragán, Mariano Gutiérrez Rojas

Depto. Biotecnología. UAM-Iztapalapa

(*) sho@xanum.uam.mx

Introducción

Con más de 20 años de actividad docente en la UAM-I escuchando a profesores y alumnos con quejas mutuas y resultados poco alentadores, nos hacemos la pregunta ¿será un problema de evolución docente o del material humano que nos llega debido a la zona en que se ubica la Universidad como lo demuestran estudios sociales dados a conocer en la UAM-I? Material humano con el cual debemos trabajar y obtener los mejores resultados posibles. Algunos aspectos que se han discutido en los últimos años y para los cuales no hay una respuesta única, ni inmediata que permita solucionarlos son: (a) Población heterogénea de estudiantes, (b) largos tiempos de retención en la UAM versus memoria a corto plazo debido posiblemente a malos hábitos de estudio, preparación deficiente, problemas económicos, etc., y (c) baja eficiencia terminal. Además, la interacción con otras Universidades e Institutos debido a la “movilidad de estudiantes” promovida por el sistema educativo impulsado con las Políticas Operativas de Docencia e Investigación de la Unidad Iztapalapa, implica siempre hacer unidades de enseñanza aprendizaje competitivas a nivel nacional. Por lo que se requiere desarrollar material didáctico que permita obtener un aprendizaje significativo.

Los intentos por solucionar estos problemas normalmente se han llevado a cabo mediante la actualización de los planes y programas de estudio y/o la modificación de los contenidos de las Unidades de Enseñanza Aprendizaje. Sin embargo, una alternativa que puede coadyuvar a mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje es mejorar el material didáctico aprovechando la tecnología actual y técnicas educativas que se desarrollan en Universidades de todo el mundo.

Hoy en día se pueden observar nuevas técnicas de aprendizaje en niños en edad preescolar y la forma en la que un software didáctico para niños motiva, facilita y satisface muchas de sus inquietudes. En este sentido, recientemente, Sessink y col. (2007) de la Universidad de Wageningen, Holanda, publicaron un artículo basado en la experiencia de cinco profesores de la misma Universidad. Los autores demuestran que la enseñanza tradicional, donde el profesor explica lo mejor posible y resuelve problemas, no es suficiente para un buen aprendizaje. El estudio realizado durante seis años por los autores utilizando la tecnología aplicada a tener un mejor material didáctico, que incluya software y páginas WEB interactivas, mejora y complementa las actividades docentes dando una mejor comprensión y retención de los conocimientos impartidos. Los autores señalan seis principales guías para desarrollar material de aprendizaje (LM, Learning Material, por sus siglas en inglés). De acuerdo a los autores el LM debe: (a) activar a los estudiantes, (b) requerir solamente un mínimo de conocimientos previos, (c) ser modular por diseño, (d) proveer contexto y prueba auténticas, (e) usar apoyo personalizado donde sea posible, y (e) ser motivante. En particular, los autores señalan que las guías para el LM de Ingeniería de Bioprocesos debe: (a) tener un balance entre práctica cuantitativa y cualitativa, (b) usar múltiples formas para conectar el modelo teórico y la realidad física, (c) permitir al estudiante practicar sus habilidades de diseño, y (d) confrontar a los estudiantes con la incertidumbre en parámetros y modelos. Por otro lado, otra técnica a considerar en el aula es la elaboración por parte de los estudiantes de Mapas Mentales del tema bajo estudio Un mapa mental (Cervantes, 2004) es un diagrama que resume la estructura de las áreas de conocimiento debidamente conectadas a ramas principales que, en forma organizada, las relacionan e integran, con la intención de mejorar la memoria a mediano y largo plazo. Incluso realizar técnicas de gimnasia cerebral (Dennison y Denisson, 2003), basadas en la relajación y activación de ambos hemisferios del cerebro que ayuden a estimular la memoria a mediano y largo plazo.

En este contexto y con la intención de coadyuvar en el proceso de Enseñanza-Aprendizaje en las UEA de Ingeniería Bioquímica (I, II y III), correspondientes a los trimestre VIII, IX y X de la Licenciatura de Ingeniería Bioquímica Industrial, se bosquejan algunas actividades que se recomienda podrían realizarse.

1. Actualizar los temas relevantes mediante un aprendizaje basado en caso (ABC).

2. Introducir al estudiante a la aplicación al diseño y operación de equipo y su aplicación industrial.

3. Homogeneizar el método de la enseñanza en las UEA de Ingeniería Bioquímica (I, II y III), mejorando la comprensión de los temas y facilitando su aprendizaje.

4. Elaborar material didáctico que permita imprimir en la mente del estudiante los conceptos fundamentales, algunos ejemplos de un mejor y más efectivo material didáctico son los videos, el software especializado y las páginas WEB interactivas.

5. Propiciar que el alumno elabore un Mapa Mental de cada tema o de la UEA.

Será importante en cualquier caso, la aplicación de exámenes cortos de opción múltiple en sus tres opciones (conoce el concepto, maneja el concepto y resuelve problemas) con la intención de evaluar las técnicas de enseñanza utilizadas y el material didáctico desarrollado en la comprensión de los temas impartidos. Además de abrir la discusión entre profesores y alumnos para enriquecer las propuestas.

Propuesta de material de aprendizaje en la carrera de Ingeniería Bioquímica

La siguiente lista pretende ser una guía de actividades para mejorar la enseñanza de los conocimientos que se desean impartir en las UEA de Ingeniería Bioquímica (I, II y III):

1. Seleccionar un tema

2. Desarrollar la teoría y los conceptos relevantes que se desea aprenda el alumno

3. Elaborar una presentación (Power Point ó 3D) que: (i) introduzca al alumno en el tema, (ii) defina el problema seleccionado y (iii) ilustre el fenómeno, no sus aplicaciones

4. Dejar que el alumno “descubra” la parte esencial del fenómeno y sus posibles aplicaciones

5. Proponer ejercicios de aplicación del concepto y planteamiento de problemas

6. Resolver problemas frente al grupo, paso a paso, incluyendo detalles como la búsqueda de información faltante, conversión de unidades y resultados esperados

7. Generar problemas similares a los resueltos frente al grupo mediante el uso de Hojas Excel que permita al alumno generar sus propios problemas en donde la misma página también le permita tener acceso a la solución

8. Proponer el software que le permita al alumno tener un panorama más amplio del fenómeno, por ejemplo: Diseño de equipo, escalamiento, ventanas de operación y sensibilidad paramétrica, entre otros.

9. Proporcionar al alumno la lista de páginas WEB interactivas que sirvan de apoyo

10. Propiciar que el alumno elabore un mapa mental del tema que motiva al fenómeno y sus aplicaciones

11. Aplicar diferentes instrumentos que permitan valorar el material utilizado

EJEMPLO

Transferencia de masa

La transferencia de masa tiene lugar mediante dos procesos básicos: convección y difusión. Una forma esquemática de entender este fenómeno en el cual la transferencia global de masa se lleva a cabo, es dividirla en diferentes etapas. La Figura 1 corresponde a la presentación animada en Power Point donde se muestran las etapas de transferencia de masa en un biorreactor agitado mecánicamente, siempre importantes en un proceso de fermentación. Las etapas individuales involucradas en el transporte de oxígeno de una burbuja de gas al sitio de reacción dentro de una célula individual que se observan son:

1. Difusión de oxígeno del seno del gas a la interface gas-líquido.

2. Transporte a través de la interface gas-líquido.

3. Difusión de oxígeno a través de una región de líquido relativamente estancada de la interface gas-líquido adyacente a la burbuja de gas, esto es, de la interface gas-líquido a seno del líquido bien mezclado.

4. Transporte del oxígeno disuelto a través del líquido bien mezclado a una región de líquido relativamente estancado que rodea a las células.

5. Difusión a través de la región estancada que rodea a las células.

6. Transporte desde el líquido al pellet, agregado celular o células libres.

7. Transporte difusivo de oxígeno dentro del pellet o agregado celular.

8. Transporte a través de la envoltura celular.

9. Transporte desde la envoltura celular a la región intracelular de reacción, esto es, la mitocondria donde se lleva a cabo la reacción.

Figura 1. Transporte de oxígeno de una burbuja de gas al sitio de reacción dentro de una célula individual. Liga a la animación en Power Point (Transferencia de oxígeno.ppt)

Transferencia de masa gas-líquido

En un proceso aerobio, el oxígeno es el sustrato clave y debido a su baja solubilidad en soluciones acuosas, la transferencia continua de oxígeno de la fase gas a la fase líquida para mantener el metabolismo oxidativo de las células es decisiva.

Coeficiente de transferencia de oxígeno

La capacidad de absorción de oxígeno de un biorreactor agitado mecánicamente es representada por el coeficiente volumétrico de transferencia de masa, kLa. El sensor de oxígeno disuelto es utilizado frecuentemente para medir

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