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|title=Experiencia en la Construcción de un Objeto de Aprendizaje sobre el Ciclo de Krebs para favorecer el proceso de Enseñanza Aprendizaje en Bioquímica
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==Experiencia en la Construcción de un Objeto de Aprendizaje sobre el Ciclo de Krebs para favorecer el proceso de Enseñanza Aprendizaje en Bioquímica==
https://ceur-ws.org/Vol-318/Miguel.pdf
Experiencia en la Construcción de un Objeto de
Aprendizaje sobre el Ciclo de Krebs para favorecer el
proceso de Enseñanza Aprendizaje en Bioquímica
Vanessa Miguel1, María Gertrudis López2, Lisbeth Ramos2,
Omar Villarroel2, Nora Montaño2, Yosly Hernández2
1
Universidad Central de Venezuela, Facultad de Medicina, Escuela Luís Razzeti,
Av. Los Ilustres, Los Chaguaramos, Caracas, 1043, Venezuela
miguelv@ucv.ve
2
Universidad Central de Venezuela, Facultad de Ciencias, Escuela de Computación,
Av. Los Ilustres, Los Chaguaramos, Caracas, 1043, Venezuela
lopezg@ucv.ve, lisbeth.ramos@gmail.com, omarjvg@gmail.com,
nmontano@ciens.ucv.ve , yosly_hernandez@ciens.ucv.ve
Abstract. Se describe el proceso de diseño y construcción de un Objeto de
Aprendizaje (OA) sobre el Ciclo de Krebs, utilizando la metodología ISD-
MeLO (Instructional Systems Development Methodology based on e-Learning
Objects). Para el desarrollo del OA se utilizaron las herramientas de software
SWiSHMax para elaborar las animaciones, Adobe Photoshop para crear las
imágenes del OA y Dreamweaver para el desarrollo de las páginas Web. Para la
construcción de la metadata del OA se uso el editor LomPad y para crear el
paquete SCORM correspondiente se usó la herramienta RELOAD metatdata
and content editor. Este OA es usado en el ámbito del Aula Virtual de
Bioquímica, que se sirve de apoyo al proceso de enseñanza aprendizaje en la
Cátedra de Bioquímica de la Facultad de Medicina de la Escuela Luis Razzeti
de la Universidad Central de Venezuela, pero que podrá ser reutilizado en
diferentes contextos educativos.
Keywords: Objetos de Aprendizaje, ISD-MeLO, Bioquímica, Ciclo de Krebs.
1 Introducción
1.1 Contexto del Problema
La Cátedra de Bioquímica (CB), de la Escuela “Luís Razetti” de la Facultad de
Medicina (FM) de la Universidad Central de Venezuela (UCV) es la responsable de
dictar la asignatura Bioquímica a alrededor de 350 estudiantes de primer año de la
carrera de Medicina. Esta asignatura tiene como propósito proporcionar al estudiante
las bases para comprender los mecanismos moleculares de las enfermedades y de la
genética humana. Está formada por una gran cantidad de contenidos que el estudiante
debe integrar en estructuras de conocimiento complejas, que requieren de
metodologías innovadoras. Dentro de este contexto, las tecnologías digitales han
favorecido la creación de ambientes de aprendizaje más flexibles que permiten tanto
la inclusión de materiales multimedia, como el extender la interacción profesor-
estudiante y estudiante-estudiante fuera del aula de clases.
La FM de Medicina cuenta con un Campus Virtual basado en la Plataforma
Moodle para la incorporación de las Tecnologías de la Información y de la
Comunicación (TICs) en los modelos pedagógicos. Moodle es un software libre de
código abierto que permite la creación de Entornos Virtuales de Enseñanza
Aprendizaje (EVEA). Está basado en un modelo pedagógico construccionista social
que favorece no sólo la distribución de contenidos, sino los aspectos activos y
participativos del proceso educativo [1]. Dentro de este Campus, se cuenta con un
Aula Virtual de Bioquímica como apoyo al curso presencial
(http://www.med.ucv.ve/e-distancia2/).
En el desarrollo del ambiente de aprendizaje se planteó la necesidad de contar con
materiales instruccionales digitales en español, adecuados a la audiencia, que
promovieran la comprensión de mecanismos moleculares complejos. En este contexto
se propuso la construcción de los llamados Objetos de Aprendizaje (OA) que
permitirían, gracias al uso de estándares y de los metadatos asociados, su reutilización
en nuevos contextos educativos dentro o fuera de la FM, optimizando los recursos
invertidos en el desarrollo de los mismos.
1.2 Objetos de Aprendizaje: un Nuevo Paradigma en el Diseño de Materiales
Educativos Digitales
Son muchas las definiciones que se han hecho sobre OA. Estos pueden definirse en
base a lo propuesto por Downes [2] y Wiley [3] como un nuevo tipo de elemento
instruccional basado en el paradigma de la Orientación a Objetos del área Ingeniería
de Sotfware, orientado al soporte del aprendizaje en línea, que se crea una sola vez y
se puede utilizar muchas veces más y en distintos contextos. Por su parte, la
comunidad APROA (Aprendiendo con Objetos de Aprendizaje) la define como “ la
mínima estructura independiente que contiene un objetivo, una actividad de
aprendizaje, un metadato y un mecanismo de evaluación, el cual puede ser
desarrollado con tecnologías de infocomunicación (TIC) de manera de posibilitar su
reutilización, interoperabilidad, accesibilidad y duración en el tiempo” [4]. Gonzalez
[5] incluye en su definiciòn el concepto de interactividad, al definirlos como unidades
de contenido interactivo reutilizables. En esta conceptualización los OA no sólo
deben poseer contenido sino la posibilidad de registrar la interacción del usuario con
el contenido mediante el desarrollo de ejercicios, simulaciones, gráficos, exámenes,
etc.
Indenpedientemente de la definición utilizada, el concepto de OA se ha convertido
como expone Sicilia [6], en el centro de un nuevo paradigma que hace énfasis en la
reutilización mediante el uso de metadatos (etiquetas descriptivas de objetos de
información) en formatos conocidos. Este enfoque pretende enfrentar uno de los
problemas encontrados en el desarrollo de materiales digitales en entornos virtuales,
que es el poder garantizar los objetvos de reutilización, interoperabilidad,
Experiencia en la Construcción de un Objeto de Aprendizaje sobre el Ciclo de Krebs para
favorecer el proceso de Enseñanza Aprendizaje en Bioquímica 3
accesibilidad y durabilidad de los materiales educativos y curriculares basados en
redes [7].
1.3 Propuesta de Construcción de un Objeto de Aprendizaje del Ciclo de Krebs
El Ciclo de Krebs (CK) es una vía de covergencia de diferentes rutas metabólicas que
está sujeto a diversos mecanismos de regulación que responde al nivel energético y
fisológico de la célula. Es un tema común de la asignatura de Bioquímica en todas las
carreras de la FM y de otras Facultades como Farmacia, Odontologìa y Ciencias.
El tópico del CK) es de un alto nivel de complejidad dentro de la asignatura, por lo
cual se planteó la creación de un OA interactivo para ser utilizado tanto durante las
clases teóricas como en el ámbito del Campus Virtual de la FM y del proyecto
AMBAR (Sistema Generador de Ambientes Constructivistas basado en Objetos de
Aprendizaje) [8,9] donde se está desarrollando un repositorio de OA, lo cual
permitiría su reutilización en otros contextos fuera de la FM.
En este trabajo se describe y discute la experiencia del proceso de diseño y
construcción de un OA del CK utilizando la metodología ISD-MeLO (Instructional
Systems Development Methodology based on e-Learning Objects) propuesta por
Baruque y Melo [10] para apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje de los
estudiantes del primer año de medicina cursantes de la asignatura bioquímica en el
logro de los siguientes objetivos de aprendizaje:
1. Describir el CK. Secuencia de reacciones que permiten la oxidación del
acetil-CoA en el ciclo de Krebs hasta CO2 y Agua Ubicación subcelular,
intermediarios, enzimas, coenzimas. Ecuación general.
2. Explicar la regulación del CK, Regulación alostérica, disponibilidad de
coenzimas de oxidorreducción, de productos y de sustratos. Relaciones
NAD+/NADH, ATP/ADP.
2 Metodología ISD-MeLO (Instructional Systems Development
Methodology based on e-Learning Objects)
Para el diseño y elaboración de OA se han propuesto diversas metodologías, muchas
de las cuales comparten elementos comunes. Luego de hacer una revisión de algunas
de estas metodologías, se hizo un análisis comparativo entre la metodología de
propuesta por CISCO System [11] y la metodología ISD-MeLO [10], concluyendo
que para el OA que se quería desarrollar, esta última era la más apropiada, ya que
permitía incorporar mediante un enfoque sistemático principios de diferentes Teorías
de Aprendizaje. Esta metodología propone cinco fases: 1) Análisis, 2) Diseño, 3)
Desarrollo, 4) Implementación y 5) Evaluación, a través del conjunto de fases y
actividades que se muestran en la Tabla 1.
Hay que hacer notar, que la construcción del OA implicó un equipo
multidisciplinario, donde se combinaron expertos en contenido, expertos pedagogos y
expertos en tecnologías, que tuvieron que unificar lenguajes y criterios para lograr un
entendimiento satisfactorio que pudiera plasmarse en un buen diseño y una correcta
implementación del OA del CK. Esto conllevó una fase de familiarización de las otras
disciplinas por parte de cada experto, y una traducción de términos y conocimientos a
lenguajes entendibles por parte de los expertos en otras áreas. Esto se llevó a cabo
mediante un proceso de desarrollo iterativo e incremental, a través del cual el OA fue
evolucionando hasta completar todas sus funcionalidades.
Tabla 1. Fases y actividades de la metodología de construcción de OAs ISD-MeLO
Fases Actvidades
Análisis del perfil del aprendiz
Análisis del problema
Análisis Objetos de aprendizajes existentes
Análisis del entorno
Mantener la metadata
Análisis de Tarea
Análisis de Contenido
Identificar la estructura de los OA
Establecer la secuencia de la instrucción
Categorizar los OA
Especificar los OA
Mantener la metadata en el diseño de contenido
Diseño
Modelo de usuario para el diseño de la interfaz de los OA
Análisis de tarea del usuario
Encontrar una metáfora
Diseño de la interfaz look and feel
Prototipo y evaluación
Mantener la metadata en el diseño de la interfaz
Búsqueda de los OA en ambientes de base de datos o en la
Web
Construir los OA
Desarrollo Efectuar el control de calidad
Almacenar los OA en un ambiente de base de datos
Mantener la metadata
Seleccionar estrategia para integrar los OA en un producto
Seleccionar el modo de entrega más adecuado
Crear un plan de gestión.
Implementación Ejecutar el producto con la estrategia de entrega
seleccionada
Progreso
Llevar a cabo una evaluación formativa
Evaluación Llevar a cabo una evaluación contínua
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favorecer el proceso de Enseñanza Aprendizaje en Bioquímica 5
3 Aplicación de la Metodología ISD-MeLO para la Construcción
del OA del CK
2.1 Resultados de la Fase de Análisis
En la ejecución de la primera fase se analizaron los siguientes elementos: a) el perfil
de aprendiz, b) el problema, c) los OA existentes y d) el entorno. Con respecto al
perfil del aprendiz, se identificaron las siguientes características de la audiencia
primaria a la cual está dirigida el OA: bachilleres en Ciencias, estudiantes de
bioquímica del primer año de medicina, con edades comprendidas en su mayoría entre
los 17 y 20 años, de ambos sexos. También se identificó como posibles usuarios del
OA, a los estudiantes de asignaturas como bioquímica, microbiología y nutrición de
las carreras en el área de salud que ofrece la FM o de otras Facultades nacionales o
internacionales de habla hispana.
Se establecieron en esta fase también los objetivos de aprendizaje del OA y se hizo
una búsqueda de los recursos digitales disponibles en la Web, tales como animaciones
del CK que pudieran ser de utilidad para favorecer el alcance de los mismos. Se
encontraron recursos de utilidad pero en idioma inglés, en los cuales no se hacía
referencia explícita a los mecanismos moleculares por los cuales diferentes
metabolitos afectan la velocidad del CK, justificando la creación de un nuevo OA.
Respecto al entorno, se estableció que el OA sería publicado en el Aula Virtual de
Bioquímica, el cual tiene la posibilidad de que el curso completo, incluyendo el OA,
puede ser empaquetado y reutilizado años siguientes.
2.2 Resultados de las Fases de Diseño y Desarrollo
En la Fase de Diseño, se realizó: a) el análisis de la tarea y del contenido, b) el mapa
conceptual del OA (identificación de la estructura) y c) el diseño de la interfaz de los
OA, mientras que en la Fase de Desarrollo se construyó el OA propiamente dicho
utilizando las herramientas de autor SWiSHMax (SWiSHzone, para crear las
animaciones, Photoshop (Adobe) para crear las imágenes a utilizar y Dreamweaver
(Adobe) para la creación de la pagina Web. La herramienta SWiSHMax para elaborar
las animaciones del OA resultó más sencilla y fácil de usar que la otra herramienta
estudiada (Flash, Adobe) ya que posee un entorno de trabajo mucho más visual donde
se puede observar en cada momento el código, el ambiente gráfico y cada una de las
funcionalidades que posee. Adicionalmente, el sistema de ayuda de esta herramienta
es bastante completo.
La estructura del OA del CK se muestra en la Fig 1, donde se observa que el OA
tiene tres partes básicas, además de la presentación del mismo: (a) la descripción del
CK, que incluye unas actividades prácticas sobre este tópico, (b) la regulación del
CK, donde se detalla cada uno de los mecanismos (disponibilidad, alosterismo) que
se pueden presentar al aumentar y/o disminuir las relaciones de [NAD+/NADH] y
[ADP/ATP], por medio de pequeñas explicaciones acompañadas de animaciones que
ayuden una mejor comprensión acerca de estos mecanismos y (c) la parte práctica
donde se presentan instrumentos que le permiten al alumno practicar y autoevaluar la
comprensión de los aspectos estudiados en la descripción del CK.
Ciclo de Krebs:
presentación
Descripción Regulación
ión
Evaluación
ción
Fig. 1. Árbol de las estructuras del OA del Ciclo de Krebs.
En la Fig. 2 se muestra la página principal del OA, donde se observa una pequeña
presentación sobre el CK y una introducción al OA creado.
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Fig. 1. Pantalla de introdución del OA del CK
En la Fig. 3 se muestra lo que aparece al hacer clic en el botón “Descripción”,
donde se tiene una primera pantalla que tiene la descripción del ciclo de Krebs y las
instrucciones para su manipulación. El aprendiz puede manipular el OA de manera de
que vaya observando cada una de las explicaciones asociadas a cada enzima y las
fórmulas de cada sustrato. Una vez revisada la parte de Descripción, el estudiante
puede optar por hacer las prácticas asociadas a esta sección, a través de la parte
práctica relacionada. En ésta el estudiante debe identificar en un ejercicio interactivo,
las enzimas que participan en cada una de las reacciones del CK, arrastrando cada
enzima donde corresponda en cada parte del ciclo. El OA le irá mostrando la cantidad
de fallos y aciertos que ha tenido y oprimiendo el botón “Comenzar” puede iniciar de
nuevo la parte práctica tantas veces lo considere necesario.
Fig. 2. Explicación de la descripción del CK
Las Fig. 4 y 5 ilustran la parte de la regulación del CK. La Fig 4 muestra la
explicación de la Regulación del CK. En esta sección se muestra una explicación de
lo que el aprendiz puede hacer en este punto, es decir, como debe interactuar con el
OA. Cuando el estudiante presiona los botones que ilustran un aumento o una
disminución de la Relaciones NAD+/NADH, ATP/ADP, el CK aumentará o
disminuirá la velocidad según sea el caso. En la Fig. 5 se muestra que sucede cuando
el estudiante oprime el botón “Ver explicación”, lo que activa la animación que
explica lo que ocurre cuando aumenta la relación [NAD+/NADH].
Fig. 4. Pantalla de la Sección de la regulación del CK
Fig. 5. Animación explicativa del efecto de un aumento de la relación [NAD+/NADH] en la
velocidad del CK.
Se tiene una animación diferente que explica los mecanismos moleculares para
cada una de las situaciones estudiadas. De esta manera el estudiante puede de forma
interactiva visualizar tanto el efecto de los metabolitos en la velocidad de CK
(aumento o disminución de las flechas de las reacciones del CK), como mediante
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favorecer el proceso de Enseñanza Aprendizaje en Bioquímica 9
animaciones, el efecto molecular que causa en la actividad enzimática. La evaluación
de los objetivos sobre regulación del CK fueron evaluados de forma presencial
mediante pruebas escritas en las actividades de seminario y en la evaluación teórica
parcial a la Unidad correspondiente a este tema.
Es de hacer notar que en las fases de análisis, diseño y desarrollo, la metodología
ISDMeLO incluye la actividad de “Mantener la metadata”, lo que garantiza que esta
información se vaya creando a medida que el OA evoluciona a lo largo del proceso de
desarrollo. Esta actividad se hizo usando el estándar de metadatos LOM (Learning
Object Metadata) de la IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)[12] y
el editor de metadata de OA de software libre LomPad, diseñado por el LICEF
Research Centre de Canadá [13]. Luego, para hacer al OA manejable y compatible
con diferentes herramientas gestoras de aprendizaje, se adaptó al formato SCORM
(Sharable Content Object Reference Model) [14] a través de la herramienta de
software libre RELOAD Metadata and Content Package Editor., una de las
herramientas del proyecto RELOAD (Reusable eLearning Object Authroing and
Delivery) [15]
2.3 Resultados de las Fases de Implementación y Evaluación
La Fase de implementación incluyó la inclusión del OA dentro del Aula Virtual de
Bioquímica y su uso durante el período académico 2006-2007. El OA fue evaluado
formativamente por expertos en contenido y en interacción humano computador. Las
sugerencias fueron incorporadas en la versión publicada.
El OA fue inicialmente presentado y discutido en la clase teorica, una clase en
formato de clase magistal, donde fue acojido de forma muy positiva por los
estudiantes. El OA fue visitado 366 veces en el Aula Virtual durante el lapso que
correspondía al tema del CK (261 estudiantes registrados en el Aula Virtual). Este OA
es una primera versión prototipo y se está trabajando en nuevas versiones donde se
implementen los resultados de las nuevas evaluaciones a la que está siendo sometido
tanto por parte de profesores expertos en el tema, como por los usuarios.
4 Discusión y Conclusiones
La incorporación de las TICs a los ambientes tradicionales de clases ha permitido
extender los ambientes de aprendizaje fuera del aula y desarrollar entornos virtuales
colaborativos, con materiales didácticos multimedia interactivos que permitan facilitar
a los estudiantes el logro de objetivos y competencias de alto nivel cognitivo. En la
Cátedra de Biqoquímica de la Escuela Luis Razetti de la FM de la UCV se ha
incorporado como espacio de aprendizaje un aula virtual para el cual se están
desarrollando materiales instruccionales digitales interactivos. Sin embargo, esta es la
primera experiencia en este contexto, la de incorporar el paradigama de los OA en el
diseño de materiales educativos. A pesar de que este acercamiento ha implicado
acometer la tarea desde una aproximación multidisciplinaria que ha conllevado
nuevos retos, la posibilidad de reutilización aporta beneficios al proceso de desarrollo.
El OA elaborado presenta las siguientes características deseables en un OA [4]. Es
autocontenido y sintetizado, ya que por si solo puede dar cumplimiento a los objetivos
propuestos sin abusar en el uso de recursos. Sin embargo, dentro del contexto del aula
virtual permite relacionarlo con otros enlaces, guías y materiales que complementan
algunos conceptos del contenido. Es intraoperable, ya que utiliza un estándar
internacional de interoperabilidad (SCORM), que garantiza su utilización en distintos
sistemas administradores de cursos distintos a la plataforma Moodle para la cual fue
desarollado en un principio. Es reutilizable, ya que podrá ser utilizado bajo distintos
contextos de enseñanza dentro y fuera de la FM, en especial al incorporarlo al
repositorio de OA del proyecto AMBAR y al contar con un registro de metadata
basada en el estándar LOM. También, dada su estructura se va a facilitar el incorporar
nuevos contenidos o modificaciones a los existentes, permitiendo que sea durable. El
OA también tiene la característica de fácil acceso y manejo para los alumnos, ya que
cuenta con ayudas explicativas de como interaccionar con el mismo en todas sus
secciones.
Con respecto a la metodología utilizada, consideramos que fue adecuada ya que
permitió un marco de desarrollo pertinente, ya que en ella se detalla cada actividad a
realizar en cada una de las fases de construcción de un OA, enlazando y tomando en
consideración las teorías de aprendizaje, los aspectos instruccionales y técnico de la
teoría del aprendizaje a considerar a lo largo del diseño del contenido y actividades de
interacción del OA. ISD-MeLO tiene como ventaja que permite combinar de forma
ecléctica diferentes Teorías de Aprendizaje para la construcción del OA y el logro de
los objetivos de aprendizaje. Asi.por ejemplo, fue posible combinar el principo de
reforzamiento (conductista), la organización de la información (cognitiva) y la
flexibilidad cognitiva (constructivista) en laconstrucción del OA del CK.
En conclusión, la experiencia aquí presentada de la construcción del OA del CK
demuestra su factibilidad y sirve como punto de partida para la construcción de otros
OAs que puedan ser utilizados en el aula virtual de bioquímica y reutilizados en
diferentes contextos, lo cual permite una optimización de los recursos invertidos en el
desarrollo de estos materiales digitales.
Agradecimiento. Este trabajo fue financiado por el Consejo de Desarrollo Científico
y Humanístico (CDCH) de la UCV mediante el proyecto No. PG .09-00-6583-2006.
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