LA ENSEÑANZA DE LA MICROMORFOLOGíA DE SUELOS ASISTIDA POR ORDENADOR
Carlos Dorronsoro.
Departamento de Edafología. Facultad de Ciencias. Campus
Fuentenueva. 18071 Granada. España.
Fax internacional: 34 58 24416. E-mail: [email protected]
Palabras clave: Autoaprendizaje, Programación, Multimedia, Microscopio.
1. INTRODUCCIÓN
La utilización de la micromorfología por parte de los edafólogos
sigue estando muy restringida a pesar de su reconocimiento universal como instrumento
muy válido para el conocimiento y la comprensión de la formación
y evolución de los suelos. Esta limitación en su uso la creemos
debida a la dificultad de su aprendizaje, por un lado, y al alto coste y a la
laboriosidad que conlleva la obtención de las necesarias preparaciones
microscópicas de los suelos, de otro lado.
La técnica en sí misma es difícil de aprender, pero además
requiere de la disponibilidad de suficientes láminas delgadas de suelos
con ejemplos representativos y necesita de un continuo y personalizado seguimiento
por parte de un profesorado muy cualificado.
Hasta ahora, los sistemas educativos que complementaban la enseñanza
práctica de la micromorfología en el microscopio petrográfico,
necesitaban de sistemas combinados de proyectores de diapositivas (o filminas)
con magnetofones, o de equipos de cine o video. La utilización de estos
equipos conlleva unas dificultades que impedían su amplia difusión
(complicados de montar, de utilización delicada, de baja maniobrabilidad,
extrema lentitud de las búsquedas, altos costes de mantenimiento, equipos
poco accesibles, demostraciones carentes de interactividad poco o nada personalizadas,
etc).
Con la llegada de las nuevas tecnologías informáticas estamos
en condiciones de invertir esta situación y podemos ahora ofertar, de
una manera fácil y atractiva, un autoaprendizaje individualizado y personalizado
de un elevado poder didáctico.
La omnipresencia de las imágenes en nuestra vida cotidiana es tal que
resulta ya un tópico hablar de la revolución que ha supuesto la
TV, el video y el ordenador personal. Recientemente, los avances alcanzados
en la digitalización de las imágenes de colores reales, han posibilitado
la utilización del ordenador para elaborar imágenes de alta calidad,
por lo que hoy día el sistema audiovisual interactivo puede reducirse
a un simple ordenador dotado de su correspondiente monitor TV.2.
PRODUCCIÓN DE DOCUMENTOS MULTIMEDIA
El poder de estas tecnologías es tan grande que resulta evidente que
los sistemas educativos no deben permanecer ajenos a su utilización.
No obstante en lo que comienza a llamarse como Universidad Electrónica
se observa un desarrollo muy desigual en las distintas áreas del conocimiento,
y concretamente en nuestro campo pensamos que es muy poco lo que se ha hecho.
La aplicación del ordenador al sistema educativo logra sus máximos
resultados cuando el profesor puede diseñar sus propios programas, para
que así se adapten plenamente al programa educativo que imparte. Hoy
día, la función del profesor programador puede realizarse muy
fácilmente gracias a los lenguajes de autor que posibilitan el acceso
a complicadas maniobras informáticas sin mas que dictar unas simples
órdenes.
La elaboración de un programa multimedia con fines didácticos
necesita de tres etapas sucesivas.
En una primera fase se han de fijar los objetivos concretos que se persiguen
y se desarrollará la correspondiente estrategia docente más idónea,
en la segunda fase se preparará el material imagen/sonido necesario,
y por último en la siguiente fase se materializará el documento
en el correspondiente programa informático.
Fase 1. Elaboración del esquema de trabajo. En esta
primera fase se han de fijar los objetivos concretos que se buscan, habrá
también que delimitar exactamente los contenidos, elaborar el texto,
y finalmente planificar las imágenes sobre las que se va a desarrollar
el informe científico. A esta última parte hay que dedicarle una
especialísima atención, ya que las imágenes constituyen
la esencia del mensaje audiovisual.
Para obtener buenos resultados educativos un programa sobre micromorfología
ha de cumplir una serie de premisas.
• i) ha de ir desde lo más sencillo hasta lo más complejo,
permitiendo la maniobrabilidad a diferentes niveles de complejidad.
• ii) han de explicarse hasta los conceptos más simples (lo que
resulta obvio para unos alumnos no tiene que ser así para otros muchos).
El programa debe ser elaborado para ser utilizado por un alumnado de muy diversa
formación (tanto desde el punto de vista de formación básica
como el de su especialización científica concreta). Por ello también
se ha de facilitar amplias y constantes ayudas con información complementaria
(tanto buscando una profundización como una aclaración básica
de los conceptos).
• iii) ha de ser reiterativo. El documento no es secuencial sino que será
consultado de muy diversos modos, con una selección muy personalizada.
• iv) un autentico documento multimedia no debe ser un mero atlas de imágenes.
El texto deber ser un elemento básico para la asimilación de los
conceptos.
• v) las imágenes constituirán la parte principal del programa.
Las imágenes deben mostrar y demostrar lo que queremos expresar. Al elaborar
un documental científico de este tipo, deberemos de tender al documental
ideal en el cual la parte audio es simplemente reiterativa de la trama visual
y su única misión es la de facilitar la asimilación del
mensaje y fijar la atención del espectador.
• vi) debe ser totalmente interactivo. La información ha de ser
el resultado de acciones específicas del usuario.
• vii) la interrelación entre el alumno y la máquina adquiere
su grado máximo cuando se plantean una serie de interrogantes y el usuario
recibe una compensación a cada respuesta correcta (ya sea bajo las modalidades
de test, evaluación por calificaciones, o series de pantallas eliminatorias
con dificultad creciente).
Fase 2. Elaboración y digitalización de las imágenes
y el sonido. Tras desarrollar la planificación del programa se procederá
a la preparación de los documentos de imagen y de sonido a incorporar.
Las imágenes (dibujos o fotografías) pueden ser fijas, animadas
y también pueden incorporarse videos. Las imágenes pueden ser
generadas en el propio ordenador o pueden ser digitalizadas a través
de escaner de reflexión para objetos planos, de transmisión para
diapositivas y negativos y escaner para imágenes en movimiento en tiempo
real procedentes de cámaras TV o equipos de video.
El sonido puede ser digitalizado directamente por el ordenador a través
de un micrófono incorporado o se puede digitalizar cualquier tipo de
sonido grabado en cinta o disco.
Fase 3. Programación del documento. Una vez que se han
delimitado los objetivos docentes, y se dispone de los necesarios textos, gráficos
e imágenes, y se ha desarrollado el esquema general de presentación,
se procede al montaje final mediante la utilización de un programa para
la edición multimedia (por ejemplo: HyperCard, SuperCard, Macromind Director
o Apple Media Tools, para Macintosh; o ToolBook Multimedia o Visual Basic para
ordenadores PC).
3. HARDWARE Y SOFTWARE
Para hacer programas para la docencia en micromorfología de suelos, se
necesita, además del clásico microscopio polarizante dotado de
un equipo de microfotografía, del siguiente material:
- Un ordenador personal con, al menos, las siguientes características:
- disco duro de 500Mb
- 40Mb de memoria RAM
- unidad lectora de CD-ROM
- tarjeta gráfica para trabajar con miles de colores (16 bits).
- tarjeta de sonido y altavoces
- tarjeta digitalizadora de video en tiempo real
- Un escaner para diapositivas
- Un escaner de reflexión para objetos planos
- Una cámara TV de alta resolución preparada para microscopía
- Un magnetoscopio de video
- Una unidad de discos removibles de 230 Mb
En cuanto al software, son necesarios diversos programas para la elaboración
de gráficos y dibujos, para retoque de imágenes fijas de calidad
fotográfica, para montaje de secuencias audio/video, de archivo de documentos,
además de los específicos para la edición multimedia.
Para la difusión de los programas realizados se necesita de un grabador
de CD ROM, dotado de un programa para la edición de CD-ROM.
Para utilizar los programas docentes sólo se necesitara de un ordenador
con las características anteriormente descritas (excluida la tarjeta
digitalizadora de video).
4. CURSO MULTIMEDIA PARA EL AUTOAPRENDIZAJE EN MICROMORFOLOGÍA
DE SUELOS
En el Departamento de Edafología de la Universidad de Granada (España),
con la colaboración de las Universidades de Salamanca (España),
Badajoz (España) y la de Gantes (Bélgica) estamos realizando un
curso multimedia completo (en español y en inglés) para el autoaprendizaje
de la micromorfología de suelos que va desde el manejo del microscopio
polarizante y sus conceptos ópticos, hasta la interpretación de
las láminas delgadas de suelos, pasando por la enseñanza de la
descriptiva micromorfológica.
El curso esta construido con el programa HyperCard para ordenadores Apple Macintosh
y actualmente estamos preparando versiones para que rueden en ordenadores PC
compatibles. El esquema de este curso sigue las directrices especificadas en
el punto 2 de esta comunicación.
Naturalmente el método que proponemos no pretende sustituir la utilización
del microscopio polarizante, sino que se trata de una técnica auxiliar,
que aunque complementaria, es considerada, por su capacidad de expresión
y su adaptabilidad a las específicas condiciones de cada alumno, con
un altísimo interés docente. La simple facilidad de reproducir
campos microscópicos representativos en la pantalla del ordenador de
un modo instantáneo, representa un ahorro de tiempo y de mantenimiento
del material (preparaciones y microscopios) que creemos que basta por si misma
para justificar la utilización de estos sistemas. Si estas imágenes
van acompañadas de campos de texto explicativos el poder didáctico
de esta técnica es innegable.
En la enseñanza de la micromorfología asistida por ordenador,
el alumno asiste a sesiones alternas de manejo de ordenador y de microscopio,
de manera que en el ordenador recibe conceptos teóricos y simulaciones
prácticas, que luego comprueba realmente en el microscopio polarizante.
De esta manera un solo profesor puede impartir clase a un grupo numeroso de
alumnos.
OptMine. El curso comienza con un programa para que mediante
la simulación de las técnicas microscópicas se facilite
el aprendizaje de la óptica mineral.
Consta de tres subprogramas: IntrodOptMine, PPLmine y XPLmine.
Por todos los docentes de las técnicas ópticas de identificación
mineral es conocida la gran dificultad que conlleva el impartir estas enseñanzas,
tanto desde el punto de vista de los conceptos teóricos como desde un
punto de vista práctico. Es pues muy recomendable utilizar otras técnicas
auxiliares que ayuden a saber "mirar" a través del microscopio
polarizante a los alumnos y a saber comprender el porqué de los fenómenos
que se producen.
Pensamos que la utilización de un programa de ordenador que simule la
técnica microscópica seguida en la identificación y caracterización
mineral, debe de representar una ayuda complementaria que facilite en gran medida
el aprendizaje de esta técnica.
El estudio microscópico de los minerales, rocas y suelos solo podrá
realizarse satisfactoriamente en el caso de que el interesado posea un completo
conocimiento básico de las causas de la formación de todas las
propiedades que se muestran en un campo microscópico y este aspecto constituye
el primer objetivo de nuestro programa. Por otra parte, el reconocimiento mineral
exige una correcta evaluación de las propiedades ópticas que presenta
cada mineral y ello solo puede ser adquirido a través de una intensa
práctica. Con este programa pretendemos "enseñar a ver"
a los futuros microscopistas mediante la selección y el aislamiento de
las imágenes representativas de cada una de estas propiedades. Además,
la elevada capacidad de almacenamiento de imágenes que estos sistemas
proporcionan nos permitirá que el alumno adquiera la práctica
necesaria en un tiempo de formación mínimo.
IntrodOptMine. Las técnicas de la mineralogía
óptica se basan en el análisis del comportamiento de los minerales
frente a la luz polarizada en el microscopio. En este primer programa se aclaran
conceptos sobre la luz, en sí misma (vibración, propagación,
índice de refracción, etc) y sus consecuencias al atravesar los
minerales (isotropía, anisotropía, indicatrices ópticas,
grupos ópticos, etc). Se analiza el microscopio petrográfico o
polarizante y se consideran los métodos a seguir para la obtención
de láminas delgadas de rocas, suelos y arenas.
PPLmine. En este programa se estudian las propiedades
que presentan los minerales trabajando en el microscopio con sólo el
polarizador incorporado: relieve (y línea de Becke), color, pleocroísmo,
hábito y exfoliación. Se explica el porqué de cada una
de estas propiedades y se enseña a evaluar estas propiedades tal y como
se lleva a cabo en la identificación de los minerales en el microscopio
petrográfico.
XPLmine. Se analizan ahora las propiedades que se
observan bajo nicoles cruzados. Sin condensador: color de interferencia, elongación,
ángulo de extinción y maclas. Con el condensador incorporado:
figura de interferencia y signo óptico.
Una más amplia información sobre este programa puede consultarse
en el trabajo “Optmine. Un curso multimedia para el autoaprendizaje de
la optica mineral” de Dorronsoro et al., presentado en este Congreso.
Una vez dominadas las técnicas de la óptica mineral podremos pasar
a examinar láminas delgadas de suelos con los siguientes programas.
MicroPedology. Empezamos el estudio micromorfológico
con un programa que nos ayuda a aprender la técnica de la descripción
micromorfológica según la terminología desarrollada en
el Handbook del ISSS (Bullock et al. 1985). Se empieza describiendo la toma
de muestras inalteradas, su inclusión en resinas de poliester y la obtención
de las correspondientes láminas delgadas.
En la segunda parte se aclaran conceptos generales relativos al análisis
de los agrupamientos, distribuciones y orientación de los componentes.
Así como lo referente a la forma, tamaño, sorting, frecuencia,
etc.
El tercer capítulo se dedica a la microestructura. Analizándose
la agregación, los huecos, y los tipos de microestructuras y de contexturas.
En el cuarto subprograma se analizan los constituyentes básicos (materiales
inorgánicos, gruesos y finos, y materiales orgánicos) y la masa
basal.
Finalmente se termina este programa considerando los rasgos edáficos:
texturales de disolución, amorfos, cristalinos, de contextura y de excrementos.
Una más amplia información sobre este programa puede consultarse
en el trabajo “Programa multimedia para el autoaprendizaje de la descripción
micromorfológica de los Suelos” de Aguliar et al., presentado en
este Congreso.
Tras dominarse la óptica mineral y la descriptiva micromorfológica,
el alumno ya estará en condiciones de aprender a interpretar las láminas
delgadas de suelos. Para enseñar génesis de suelos a partir de
los microrasgos presentes en las láminas delgadas hemos desarrollado
una serie de programas.
IlluvClayMicroSol. Se dedica este programa al proceso de iluviación
de arcilla. Se analizan no sólo los rasgos que este proceso deja a nivel
microscópico, sino que se tiene también en cuenta su influencia
en la morfología del perfil del suelo y se exponen los conceptos generales
sobre la formación y evolución de este proceso.
El programa está dividido en cuatro partes.
1. Clasificación. En este capitulo se muestran
las formas de la iluviación de arcilla en los suelos: revestimientos,
hiporrevestimientos, rellenos y fragmentos. Se muestran distintos tipos según
su contextura interna y el tamaño de sus partículas constituyentes.
2. Origen. Se analiza las causas de la iluviación
de arcilla en los suelos y se explican las etapas en que este proceso tiene
lugar .
3. Fases. Se considera la iluviación normal
o primaria y la iluviación secundaria o hidromórfica. En este
apartado se analiza la existencia de sucesivas fases de iluviación que
se pueden presentar en suelos muy evolucionados y se relacionan con fases de
carbonatación e hidromorfía.
4. Técnicas de reconocimiento. Se presentan
los métodos de reconocimiento de las acumulaciones de arcilla iluvial
y se discute la dificultad de reconocimiento del carácter iluvial en
función del contraste, diferenciación y grado de conservación
de las acumulaciones iluviales.
CO3MicroSol. Este programa muestra las características
que aparecen en los suelos como resultado de la actuación del proceso
de carbonatación/decarbonatación.
Está dividido en cinco partes.
1. Propiedades ópticas de la calcita. Se describen
las propiedades que presenta los carbonatos en el microscopio petrográfico
con vistas a su identificación en las láminas delgadas de los
suelos.
2. Clasificación. Se describen los diferentes
tipos de acumulaciones de carbonatos (revestimientos, hiporrevestimientos, rellenos,
nódulos y masa basal).
3. Procesos. Este capítulo se estudian los
procesos de cristalización, alteración, bioformación, recristalización,
reemplazamiento, desplazamiento y disolución. Se discuten las condiciones
de actuación de cada proceso y se presentan los microrrasgos característicos
de estos procesos.
4. Evolución. Se muestra la evolución
de las acumulaciones de los carbonatos conforme el suelo va enriqueciendose
progresivamente en estos compuestos.
5. Origen. Se muestran las características
micromorfológicas que presentan los carbonatos edáficos frente
a las de los carbonatos de los materiales originales (geológicos).
HydroMicroSol. En este programa se describen los rasgos que
a nivel microscópico deja el proceso hidromórfico en los suelos.
Se relacionan estos con los macrorrasgos presentes en el perfil del suelo y
se analizan sus condiciones de formación.
Se han establecido seis apartados.
1.Introducción. Se consideran los procesos
de reducción/oxidación y analizan las condiciones necesarias para
que presente este proceso
2. Microrrasgos. Se describen los rasgos edáficos
de acumulación y los de disolución y se analizan sus condiciones
de formación.
3. Microperfiles. Secuencia vertical de los rasgos
hidromórficos a nivel microscópico y su relación con los
rasgos macromorfológicos.
4. Estadios. La hidromorfía de los suelos se
evalua en cinco grados de intensidad creciente.
5. Paleohidromorfía. Se exponen los rasgos
más característicos para diferenciar la hidromorfia actual que
sufre un suelo de la que pudo soportar en tiempos pasados.
6. Test. Se termina con una fase de evaluación
de los conceptos considerados en este programa.
En la actualidad estamos desarrollando otros programas para completar el estudio
de la génesis de los suelos desde un punto de vista micromorfológico:
GypsMicroSol, PodzolMicroSol, WeathMicroSol, SandMicroSol, etc
5. CONCLUSIONES
Desde la perspectiva de los profesores, la experiencia práctica obtenida
tras la utilización de esta programa en clases prácticas nos permite
establecer las siguientes características:
1. Accesibilidad. La información contenida en el programa puede ser obtenida
directamente por el alumno en cualquier momento y lugar. Utilizados como complemento
de las clases prácticas de microscopía óptica tradicionales,
estos programas liberan al profesorado de tareas rutinarias y repetitivas.
2. Capacidad de reclamo. La información contenida (texto, tablas, gráficas,
esquemas, fotografías en color y videos) proporciona una presentación
atractiva. También la utilización de tecnología moderna,
despierta, por si misma, el interés.
3. Operatividad. La disponibilidad inmediata de imágenes de campos micrscopicos
representativos permite reducir drásticamente el tiempo de aprendizaje.
4. Versatibilidad. El alumno maneja directamente la información según
sus propias preferencias. Al adaptar la información a sus inquietudes
y nivel de aptitud se elevan enormemente los rendimientos.
5. Interactividad. El más grave inconveniente que se presenta en la enseñanza
es la actitud de pasividad que toma con cierta frecuencia el alumnado. Este
grave inconveniente se salva totalmente con estos programas interactivos, ya
que para que la información aparezca es imprescindible la cooperación
del alumno. Este elige libremente la información que desea obtener y
establece su propia vía de circulación a través de las
pantallas del programa, con lo cual el alumno se siente participe y al tener
que ir respondiendo a las preguntas planteadas el adiestramiento se vuelve muy
personalizado.
6. Adecuación. El ordenador personal se considera un medio ideal para
este tipo de enseñanza habida cuenta, por un lado, su enorme capacidad
de almacenamiento de datos y de imágenes, la calidad de las imágenes,
así como también por su altísima velocidad de búsqueda,
visionado y manipulación (procesado) de toda esta información,
amén de su extraordinaria facilidad de manejo.
7. Edición. La aplicación del ordenador al sistema educativo logra
sus máximos resultados cuando el profesor puede diseñar sus propios
programas, para que así se adapten plenamente al programa educativo que
imparte. Hoy día, la función del profesor/programador puede realizarse
muy fácilmente gracias a los lenguajes de autor que posibilitan el acceso
a complicadas maniobras informáticas sin más que programar unas
simples ordenes.
8. Economía. La utilización de esta técnica reduce al mínimo
los gastos de mantenimiento de los equipos (microscopios y accesorios) y del
material (preparaciones microscópicas).
9. Eficacia. Todo lo anteriormente expuesto justifica el alto grado de aceptación
que hemos encontrado por parte del alumnado, así como las altas calificaciones
obtenidas. Por todo ello consideramos a este sistema como de extraordinariamente
eficaz.
6. BIBLIOGRAFÍA
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