Los juegos informáticos de simulación en la enseñanza y en el aprendizaje de las ciencias sociales.

El artículo forma parte de un monográfico de la revista dedicado al juego como recurso didáctico en la enseñanza de las ciencias sociales.- En el artículo se incluye un cuadro sobre contenidos trabajados en juegos de simulación, clasificados por temáticas: arte, economía, geografía, historia, sociales, etc.- El resúmen está tomado de la revista

La enseñanza asistida por ordenador.

Se trata de conocer y sistematizar la información que hay en el campo de la Informática aportando un instrumento de trabajo que sirva como punto de partida tanto para decisiones pedagógicas, como para investigaciones concretas dentro del Sistema Educativo. El objeto del trabajo es aportar experiencias concretas contrastadas en el campo de la Informática, que permitan deducir posibles vías de actuación en la introducción e investigación de la Informática en la Enseñanza, y descartar las que han manifestado su ineficacia. Reflexión teórica sobre la tecnología de la Informática al servicio del hombre para luego situarla dentro del sistema escolar como aspecto de la tecnología educativa. Se hace una revisión de las posibilidades del ordenador dentro de ese campo, así como la política y las tendencias seguidas por distintos países desarrollados en la aplicación de la Informática a la Enseñanza. Fuentes bibliográficas sobre Informática aplicada a la Enseñanza procedente de países más próximos a nosotros y de España. Tratamiento hermeneútico en la lectura del material para organizarlo y clasificarlo de acuerdo a la interpretación del contenido del mismo. Del análisis expuesto se deduce como premisa fundamental la necesidad de incorporar al sistema escolar formal la Informática, tanto desde la consideración de materia a conocer, como de un medio más al servicio de profesores y alumnos, siendo tres los campos de atención: la política educativa, la docencia y la investigación. La introducción de la Informática dentro del sistema escolar aparece como un hecho evidente, pero su introducción debe partir de un planteamiento de los contenidos que se van a enseñar, encaminados a preparar nuevas profesiones. Además, el ordenador es un instrumento al servicio de la Enseñanza que facilita la gestión de centros así como de ayuda en aspectos puramente metodológicos en técnicas de recuperación de alumnos, y de posibilidades didácticas: la simulación, video-juegos, etc.

Creación de simulaciones educativas con ordenador : diseño de un generador orientado a objetos basados en Módula-2.

Analizar la simulación educativa, las herramientas de programación que se utilizan en la docencia y los estilos de programación. Comprobar la idoneidad de la programación orientada a objetos para la creación de simulaciones educativas. Diseñar una herramienta idónea para producir programas de simulación para Primaria y Enseñanzas Medias. Es necesario diseñar una herramienta específica que facilite la producción de software de simulación para la enseñanza, que sea, a la vez, potente y flexible y responda a los principios de la programación estructurada. Dicha herramienta debe incorporar los elementos comunes de las simulaciones más frecuentemente utilizadas en la educación: objetos, acciones, decisiones y fondo, por lo que su estilo debe responder al propio de la programación orientada a objetos. Es posible diseñar esa herramienta que disminuya el nivel de conocimientos informáticos del docente necesarios. En el futuro debe comprobarse la posibilidad de desarrollar generadores similares pero no en base a Módula-2 sino en base a otros entornos, tales como Smalltalk. Se hace necesaria una investigación experimental para comprobar si estos generadores contribuyen al acercamiento del docente a las herramientas informáticas para la creación de herramientas didácticas, a la rapidez y abaratamiento de los costes del logro de ciertos objetivos didácticos y a la transferencia en el uso de otras utilidades informáticas en el aula.

Enseñanza de la perspectiva cónica : método en el espacio real, y su simulación en el espacio virtual.

Resumen basado en el de la publicación

Arquitectura para la interoperabilidad de unidades de simulación basadas en FMU

[ES] El estándar Functional Mockup Interface (FMI), es un estándar abierto e independiente de cualquier aplicación o herramienta que permite compartir modelos de sistemas dinámicos entre aplicaciones. En FMI, se define una interfaz común (API) que permite la distribución e interoperabilidad de simulaciones. Así, una simulación puede transformarse en un formato ejecutable para su distribución con una interfaz pública conocida. En este estándar, una simulación se empaqueta en un formato de fichero llamado Functional Mock-up Unit (FMU). La ejecución de una simulación compleja en la que intervienen muchas FMUs es una necesidad que puede ser inviable de realizar en un sólo ordenador por la cantidad de recursos que consume.

Entorno de simulación aplicado al estudio, comprensión y control del fenómeno de la realimentación acústica

[ES]El diseño de entornos de simulación aplicados al estudio, aprendizaje y adquisición de competencias es un campo de trabajo activo en todos los niveles educativos. Los sucesivos avances experimentados por las Tecnologías de la Información y Comunicaciones (TIC), las plataformas que las sustentan y los estudios e investigaciones llevadas a cabo en el campo de la Interacción Persona Ordenador (Human Computer Interaction, HCI), soportan y hacen posible la realización de herramientas como la que aquí proponemos. Se trata de un entorno de simulación que ha sido diseñado con dos grandes objetivos: fomentar el aprendizaje activo y mejorar el rendimiento académico, como los más destacados. Para ello hemos elegido la Realimentación Acústica en los sistemas de refuerzo sonoro, fenómeno que exige un estudio detallado de los parámetros que lo controlan, que presentado de la forma que aquí proponemos permitirá un mejor aprovechamiento del escaso tiempo disponible para la experimentación en situaciones reales.

Modelo de simulación para la liberación de neurotransmisores en la sinapsis.

La utilización de simulaciones por ordenador en el campo de la neurociencia, ofrece una mejora radical en el método científico al proporcionar un medio en el que poder probar hipótesis sobre los complejos modelos biológicos. Hay que tener en cuenta que la calidad de las simulaciones es directamente proporcional a la calidad de los datos y a la exactitud en la abstracción matemática de los procesos biológicos. Las sinapsis son los contactos que permiten el intercambio de información entre neuronas. A través de ellas, las neuronas son capaces de formar circuitos que intervienen en las operaciones funcionales específicas de las distintas regiones del cerebro. Por tanto, puede considerarse a la sinapasis como la estructura elemental y la unidad funcional en la construcción de circuitos neuronales. La inmensa mayoría de las sinapsis del cerebro de los vertebrados son sinapsis químicas. En ellas el elemento presináptico es generalmente un terminal axónico, mientras que el elemento postsináptico puede ser un cuerpo neuronal, el segmento inicial del axón, un tronco dendrítico o una espina dendrítica. Las membranas de los elementos pre y postsináptico no entran en contacto, sino que están separadas por un pequeño espacio denominado hendidura sináptica. En una sinapsis química, el elemento presináptico libera una sustancia química, el neurotransmisor, que difunde por la hendidura sináptica y actúa sobre el elemento postsináptico. Desde un punto de vista operacional, una sinapsis convierte un impulso eléctrico que alcanza el elemento presináptico en una señal química, que a su vez provoca un fenómeno eléctrico en el lado postsináptico. Para que esto ocurra, el neurotransmisor liberado debe difundir por la hendidura sináptica e interactuar con receptores específicos presentes en la membrana postsináptica. Dependiendo del tipo de neurotransmisor utilizado y de los receptores implicados la sinapsis podrá ser excitatoria, si se estimula el elemento postsináptico, o inhibitoria si ocurre lo contrario.La transmisión sináptica ocurre a escala submicroscópica, lo que la hace inaccesible a la observación experimental directa. Sin embargo, tanto la difusión del neurotransmisor como su interacción con los receptores sinápticos pueden simularse dado que dependen de parámetros fisico-químicos conocidos. En este trabajo hemos elegido como objeto de estudio una sinapsis glutamatérgica (que usa glutamato como neurotransmisor excitatorio) debido a que es la sinapsis más común en la corteza cerebral. Si bien se conocen las propiedades de los diferentes tipos de receptores de glutamato, se desconoce la influencia que pueda tener en el comportamiento de la sinapsis la geometría de ésta, es decir, su forma y tamaño. Sabemos por estudios de microscopía electrónica que tanto la forma como el tamaño de las sinapsis son muy variables, y es precisamente esta variabilidad la que pretendemos simular, junto con otros parámetros como el número de receptores de neurotransmisor.

Simulación de terremotos por rotura de falla usando el método de los elementos de contorno

Se presenta un método para la simulación de terremotos, basado en la modelización conjunta de la fuente del sismo,emplazamiento de la estructura y trayectoria intermedia. Esta aproximación tiene la ventaja, respecto a los métodos clásicos, de hacer innecesarias muchas de las hipótesis obligadas en estos, fundamentalmente en lo que respecta al tipo y características del tren de ondas incidente. Por otra parte, al englobar la fuente en la discretización se facilita la cuantificación del terremoto, según las ideas más actuales (basadas precisamente en las características físicas de la falla). Naturalmente, el método presenta una parte negativa obvia: la complejidad y extensión del sistema a modelizar. Es por ello que el método de los elementos de contorno, al discretizar tan sólo el contorno, parece la solución adecuada. La comunicación se centra en la formulación del método, poniendo de relieve la facilidad con que la aproximación se incluye en un programa usual de ordenador como una simple subrutina más.

Modelos de simulación aplicados a sistemas de producción de leche bovina

Los sistemas de producción de leche bovina son extremadamente complejos por la gran cantidad de variables que inciden sobre la magnitud de los resultados. Esto dificulta el análisis de los sistemas reales abordados en su totalidad y como una unidad. Resulta imposible utilizar todas las variables que inciden sobre los resultados de un sistema real al momento de construir un modelo de simulación. Es por eso que se hace necesario simplificar el modelo que describe el sistema, considerando un número limitado de variables que sean la fuente de las grandes variaciones en la magnitud del producto final (Silva Genneville y Mansilla Martínez, 1993). El apoyo informático de las técnicas de simulación resulta de gran utilidad para entender, explicar o mejorar el sistema (Aguilar González, 1997) y a su vez permite que la simulación sea factible, rápida y económica. Los modelos proporcionan a más bajo costo y menor tiempo un conocimiento más rápido de las situaciones reales (Silva Genneville y Mansilla Martínez, 1993). Los modelos de simulación están dirigidos al estudio de un problema específico y la búsqueda de soluciones. La predicción de la respuesta animal en función del nivel de alimentación y el tiempo bajo distintas condiciones de manejo, puede ser utilizada para la planificación física y económica de los sistemas ganaderos. El objetivo general del proyecto es brindar una herramienta que permita planificar la alimentación y presupuestar recursos de los diferentes sistemas de producción de carne en Argentina para contribuir al mejoramiento de la productividad de los mismos.

Diseño y simulación numérica de un biorreactor: Aplicación a la producción de células microbianas

Los biorreactores son ampliamente empleados en las industrias de alimentos, fermentación, farmacéuticas y tratamiento de residuos. (...) Una característica de los biorreactores es que el medio de reacción está constituido por distintas fases. Esto hace que exista una importante interrelación entre los fenómenos bioquímicos, fisicoquímicos, fuidodinámicos y de transporte. (...) La experimentación preliminar en reactores de laboratorio, acompañada con el desarrollo de un modelo que permita comprender la naturaleza del fenómeno, es esencial para el diseño de biorreactores de capacidad de producción comercial. En el presente proyecto se establecerán, a partir de un estudio experimental a escala de laboratorio y la elaboración de un modelo y programa de simulación numérica de su operación, los factores que determinan la problemática del diseño de un reactor tanque agitado, de capacidad comercial, para la producción de cepas de Staphylococcus aureus. Los objetivos generales del presente proyecto son los siguientes: * Generar las bases técnico-científicas que permitan el diseño de un biorreactor discontinuo para la producción a escala comercial de cepas de Staphylococcus aureus. * Desarrollar equipos experimentales y generar herramientas computacionales que en el futuro permitan abordar otros problemas en el campo de la bioingeniería. Los objetivos específicos a alcanzar durante el período que abarca este proyecto de un año son los siguientes: * Determinar la cinética de crecimiento de cepas de S. aureus que contemplen la formación de productos. * Verificar el funcionamiento y calibración de sensores y controladores que forman parte del biorreactor experimental recientemente adquirido. * Estudiar experimentalmente la producción de S. aureus en un biorreactor de 3 lt. de capacidad, cuantificando el consumo de sustratos y la producción de biomasa, polisacárido capsular y exoproteínas. * Continuar con el desarrollo de un modelo matemático y un programa de simulación numérica que permitan describir la operación del reactor experimental y definir la problemática del escalado de la producción a nivel comercial.

Simulación y optimización del Proceso de Concentración de Ácidos Residuales de Nitración

El presente proyecto de investigación aplicada está orientado al área de Simulación y Optimización de Procesos. (...) Se pretende llevar a cabo la simulación y optimización de un proceso cuyos resultados sean aplicables a plantas industriales actualmente en operación en empresas regionales y está focalizado en la concentración de ácidos residuales de nitración. Básicamente se trata de una unidad de denitración de funcionamiento continuo. La misma es alimentada con una mezcla sulfonítrica y opera con inyección de vapor vivo. El producto de cabeza, vapores nitrosos y vapor de agua, es condensado en un sistema de doble condensador. Los vapores arrastrados son eliminados en una columna de blanqueo de la que fluye el nítrico para pasar a la fase final de refrigeración y almacenamiento. Los vapores no condensados pasan a la etapa de absorción de la que se eliminan efluentes ácidos y gases que se ventean a la atmósfera. Por el fondo de la unidad se recupera el sulfúrico diluido que pasa a enfriamiento y almacenaje. Los productos, ácidos nítrico y sulfúrico diluidos, son reciclados o comercializados a otras empresas de la zona, principalmente para industrias lácteas (limpieza) y de producción de sulfatos para tratamiento de aguas. La optimización de este proceso en particular es de gran importancia, pues puesto que solo alcanzando determinadas condiciones de concentración se potencian las posibilidades de reutilización o venta de los productos, lo cual disminuye considerablemente las dificultades que implica su acumulación tanto desde el punto de vista de seguridad para la empresa productora, como así para el medio ambiente, mejora su rentabilidad y disminuye riesgos de transporte dada la proximidad entre la fuente productora y las empresas que utilizan, evitando la necesidad de traerlos desde otros orígenes más lejanos por carretera. (...) Objetivos Generales El objetivo general de este proyecto es contribuir al conocimiento de los fundamentos básicos para la optimización de este proceso. Objetivos Específicos * Lograr el conocimiento de las pautas de optimización del proceso de recuperación de ácidos residuales. * Lograr el conocimiento de las soluciones técnicas aplicables al proceso real, para posibilitar su transferencia.

Simulación Monte Carlo de las dosis en tumores de pulmón en tratamientos de radioterapia estereotáxica extracraneal

Estudio elaborado a partir de una estancia en el Karolinska University Hospital, Suecia, entre marzo y junio del 2006. En la radioterapia estereotáxica extracraneal (SBRT) de tumores de pulmón existen principalmente dos problemas en el cálculo de la dosis con los sistemas de planificación disponibles: la precisión limitada de los algoritmos de cálculo en presencia de tejidos con densidades muy diferentes y los movimientos debidos a la respiración del paciente durante el tratamiento. El objetivo de este trabajo ha sido llevar a cabo la simulación con el código Monte Carlo PENELOPE de la distribución de dosis en tumores de pulmón en casos representativos de tratamientos con SBRT teniendo en cuenta los movimientos respiratorios y su comparación con los resultados de varios planificadores. Se han estudiado casos representativos de tratamientos de SBRT en el Karolinska University Hospital. Los haces de radiación se han simulado mediante el código PENELOPE y se han usado para la obtención de los resultados MC de perfiles de dosis. Los resultados obtenidos para el caso estático (sin movimiento respiratorio ) ponen de manifiesto que, en comparación con la MC, la dosis (Gy/MU) calculada por los planificadores en el tumor tiene una precisión del 2-3%. En la zona de interfase entre tumor y tejido pulmonar los planificadores basados en el algoritmo PB sobrestiman la dosis en un 10%, mientras que el algoritmo CC la subestima en un 3-4%. Los resultados de la simulación mediante MC de los movimientos respiratorios indican que los resultados de los planificadores son suficientemente precisos en el tumor, aunque en la interfase hay una mayor subestimación de la dosis en comparación con el caso estático. Estos resultados son compatibles con la experiencia clínica adquirida durante 15 años en el Karolinska University Hospital. Los resultados se han publicado en la revista Acta Oncologica.