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: pedology@goliat.ugr.es
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

Micromorfologia por ordenador
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