Tecnologías para la Docencia en Ingeniería Química

Por Gómez Castillo José Manuel Alejandro - Ingeniero Químico (Universidad Autónoma de Baja California). Estudiante de Maestría en Docencia en Centro de Estudios Universitarios Xochicalco. 

Realidad Virtual (RV) y Realidad Aumentada (RA)

Las universidades entran en un momento de transformación y actualización en relación a su marco institucional, lo cual las ha llevado a cambiar los currículos, para hacerlos más atractivos, así como para adaptarlos a las necesidades de los estudiantes, y a los avances científico-tecnológicos que caracterizan la sociedad actual, para la cual se debe estar preparados (Fernandes et al., 2014).

El factor dominante en esta trasformación es la consideración de la tecnológica, la cual actualmente tiene un impacto importante en la educación, sobre todo a nivel superior. El desarrollo de la docencia se encuentra en actualización desde los niveles básicos de la educación para inculcar interés en los estudiantes mediante sus dispositivos electrónicos para la fomentación del aprendizaje. 

¿Qué es la Realidad Virtual y Realidad Aumentada?

No existe una definición “oficial” de lo que es la realidad virtual. Como resultado, el término RV ha sido aplicado a cualquier desarrollo tecnológico que vaya desde juegos de computadora hasta películas tridimen-sionales, por lo que mucha gente no conoce lo que es verdaderamente la RV. Una buena definición puede ser la siguiente (según Roehl, 1996): 

“La Realidad Virtual es una simulación de un ambiente tridimensional generada por computadoras, en el que el usuario es capaz tanto de ver como de manipular los contenidos de ese ambiente”.

La realidad aumentada es una tecnología que integra señales captadas del mundo real (típicamente video y audio) con señales generadas por computadores (objetos gráficos tridimensionales); las hace corresponder para construir nuevos mundos coherentes, complementados y enriquecidos.

                  Fig. 1 Formación de ingenieros en pandemia: MacroFacultad de Ingeniería-Chile 

Seria buena propuesta poder utilizar la tecnología de la realidad virtual y aumentada como una innovación y apoyo a los docentes académicos como una estrategia didáctica en la formación de estudiantes en ingeniería; por ejemplo, cuando se tratan de enseñar conceptos científicos, complejos, abstractos o modelos complicados mediante esquemas dibujados en el pizarrón(Nadan et al., 2011); o bien, en temas que involucran situaciones de peligro o riesgo para el estudiante, como es el caso del manejo en el laboratorio de sustancias químicas peligrosas, altas temperaturas, variables eléctricas elevadas, o en las visitas a plantas industriales o actividades reales de ingeniería (Bohorquez et al., 2009).

XR Lab, el laboratorio de realidad virtual para los estudiantes

 Tecnologías Móviles 

Hoy en día los estudiantes tienen a su alcance algún dispositivo electrónico de uso personal, por ejemplo: una laptop, celulares, tabletas y  hasta relojes innovadores con acceso a internet. los dispositivos móviles pueden proveer nuevas estrategias en el ámbito de la educación para enriquecer la Enseñanza-Aprendizaje entre docentes y estudiantes. Como se sabe, el reto principal del docente es despertar el interés de los estudiantes, por lo cual, incluir las tecnologías móviles en el aula puede ser motivador.  

Fig. 2 Aprender con dispositivos móviles 

En la vida de un estudiante o profesional de la Ingeniería, existen muchos cálculos, formulas y herramientas de diseño. Para ello, existen muchas aplicaciones móviles que se crearon especialmente para facilitar el trabajo diario de estos profesionales (Orientación Uni>ersia, 2019) . Apps para estudiantes y profesionales en el área de la ingeniería:

1. Métodos numéricos

 2. Engineering Handbook Lite

3. AutoCAD 360

4. Thermal Engineering Lifesaver 

5. Formulu s Free - Formulas for Calculus 

AIChE - Cinco software para Ingeniería Química

Computo Cuántico 

Para entender cómo funcionan los computadores cuánticos es conveniente explicar primero cómo funcionan los computadores que utilizamos a diario. Estos, al igual que el resto de los dispositivos electrónicos como tablets o teléfonos móviles, utilizan bits como unidades fundamentales de memoria. Esto significa que los programas y aplicaciones están codi- ficados en bits, es decir, en lenguaje binario de ceros y unos ( Allende López, 2019). 

Fig. 3 Ejemplo de caracteres en lenguaje binario 

La unidad fundamental de información en computación cuántica es el quantum bit o qubit . Los qubits son, por definición, sistemas cuánticos de dos niveles. para poder correr algoritmos cuánticos que utilizan la superposición y el entrelazamiento para ofrecer una capacidad de procesamiento mucho mayor que los clásicos. Es importante indicar que el verdadero cambio de paradigma no consiste en hacer lo mismo que hacen las computadoras digitales o clásicas -las actuales- pero más rápido , como de forma errónea se puede leer en muchos artículos, sino que los algoritmos cuánticos permiten realizar ciertas operaciones de una manera totalmente diferente que en muchos casos resulta ser más eficiente -es decir, en muchos menos pasos- (Allende Lopez, 2019). 

El cómputo cuántico: la nueva frontera de la computación

Las tres innovaciones mencionadas anteriormente las considero importantes para la aplicación en las diversas ramas de la ingeniería. Actualmente la mayoría de las universidades de México no tienen a su alcance estas tecnologías incluidas en el plan de estudios de manera fundamental para el aprendizaje, en este caso nos referimos de la realidad virtual/aumentada y computo cuántico. Con el paso del tiempo las instituciones educativas están involucrando las TIC en el aula, por ejemplo: los dispositivos móviles para estrategias didácticas y apoyo para el docente.

En mi experiencia al momento de estar frente a un grupo he utilizado la tecnología móvil en los estudiantes para una mejor enseñanza como herramienta de trabajo. En las asignaturas de mi área, por ejemplo: Química y Matemáticas, suelen utilizarse datos necesarios para la solución de problemas (Formulas, Propiedades físicas y químicas, tabla periódica y diagramas). El objetivo también es enseñar al estudiante saber utilizar dispositivos móviles de una manera eficaz para su desarrollo de aprendizaje.

Normalmente los estudiantes universitarios traen laptop o celulares en sus manos donde pueden adquirir información de paginas web, apps, plataformas, videos en cualquier parte donde se encuentren.

Me gustaría utilizar la realidad virtual como herramienta de trabajo por que muchos de los estudiantes, en el caso del área de la ingeniería química, suelen quedarse con los conocimientos teóricos y prácticos a nivel laboratorio sin conocer una situación real mientras se encuentran en la carrera. Una de las actividades de los ingenieros químicos es el diseño de equipos para los procesos químicos y con la utilización de realidad virtual podrán obtener un mayor aprendizaje por la manipulación y visión que brinda esta tecnología.

Fig. Realidad virtual en mecánica de fluidos 

Para desarrollar un proceso avanzado en el sistema de la educación con la integración de las TIC, incluye algunos retos relevantes que son identificados para la innovación educativa. Por ejemplo, el nuevo rol de la escuela: donde el reto principal de los docentes es como monitorear el aprendizaje de los alumnos, saber los indicadores para mejorar el proceso con la utilización de la tecnología. Otro reto que se puede presentar es al momento de evaluar con nuevos entornos de aprendizaje y utilizar herramientas tecnológicas de manera personalizada para cada estudiante debido que cada uno de ellos aprenden de distinta manera. 

Conclusión y reflexión. 

Es importante que los estudiantes de ingeniería conozcan el entorno laboral que en algún momento se van a presentar y sobre todo obtener las herramientas necesarias para desarrollarse profesionalmente. Con ayuda de las innovaciones tecnológicas pueden obtener un aprendizaje de manera segura y rápida, de acuerdo con sus necesidades y área en el que se encuentran.

En la rama de la química es de gran utilidad para su manipulación sin generar riesgos en los estudiantes, por ejemplo: presentar accidentes de laboratorios, manejo de equipos en los procesos químicos y visualización de una planta a escala real. Todos los ejemplos mencionados anteriormente lo brindan la realidad virtual/aumentada, en espera de su implementación en todos los niveles de educación superior.

La tecnología que es un ambiente virtual hace se que sea extremadamente motivador para todos los estudiantes donde se puede presentar la desorientación. Por lo tanto, los educadores cambian su rol en la clase desempeñándose como facilitadores apoyando a los estudiantes en el descubrimiento del aprendizaje frente a un mundo de información.

Actualmente la tecnología mas avanzada como el computo cuántico realizará un gran impacto en las tecnologías debido a su mayor potencial en cuestión de rapidez y procesador de datos. Cabe menciona que esta innovación no estará a nuestra disposición hasta por dentro de 30 a 50 años por su complejidad y búsqueda de materiales necesarios para su aplicación, por el momento se encuentra en los grandes centros de investigación para la solución de problemas específicos. 

Referencias 

Bohorquez, H., Franchi, L., Ismenia A., Salcedo, S. & Morán, R. (2009, abril-mayo-junio). La concepción de la simetría en estudiantes como un obstáculo epistemológico para el aprendizaje de la geometría, EDUCERE, año 13, núm. 45, pp. 477-489.

Corporativa, U. C. (22 de 11 de 2018). XR Lab, el laboratorio de la realidad virtual para los estudiantes . Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=M_-v2esupcc

Fernandes, I., Pires, D., y Villamañán, R., Educación científica con enfoque ciencia-tecnología-sociedadambiente: construcción de un instrumento de análisis de las directrices curriculares, Formación Universitaria, 7(5), 23-32 (2014)

Nadan, T., Alexandrov, V., Jamieson, R. & Watson, K. A. (2011, marzo). Is Virtual Reality a Memorable Experience in an Educational Context? International Journal of Emerging Technologies in Learning (iJET) [S.l.], vol. 6, núm. 1, pp. 53-57

ROEHL, B. (1996). Special Edition Using VRML. Mc Millan Computer Publishers.

TECNOLOGIAS CUANTICAS (Vol. 1). (2019). [Libro electrónico]. BID. https://publications.iadb.org/publications/spanish/document/Tecnolog%C3%ADas_cu%C3%A1nticas_Una_oportunidad_transversal_e_interdisciplinar_para_la_transformaci%C3%B3n_digital_y_el_impacto_social.pdf

UDLAP. (27 de 10 de 2017). El cómputo cuántico: la nueva frontera de la computación. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=zIi3CG6_6Lc

Univalle, A. (16 de 09 de 2020). AIChE - Cinco software para Ingeniería Química. Obtenido de https://www.youtube.com/watch?v=BgLIl-VI-Ig