UNIVERSIDAD

NACIONAL DE COLOMBIA

HERRAMIENTAS PARA EL APRENDIZAJE VIRTUAL DE QUÍMICA SIMETRÍA EN QUIMICA Y COMPUESTOS DE COORDINACIÓN Arnulfo Poveda P. Rodolfo Hernández C. Programa Universidad Virtual, Universidad Nacional de Colombia. RESUMEN En nuestra Institución, la Universidad Nacional de Colombia, el Programa Universidad Virtual se encarga de brindar soporte en el desarrollo de varios cursos, especializaciones y programas de maestría en casi todos los campos del conocimiento. Uno de los cursos más exitosos del programa, es el de Química de los Compuestos de Coordinación, debido a que cuenta con numerosas herramientas interactivas para la visualización de moléculas y objetos tridimensionales, entre otros.

Este documento se debe entender sólo como un resumen de la presentación in situ de un curso virtual (por computador o programa por computador en Química). En el mismo se mostrará el poder de algunos programas como Spartan®, webMathematica® y visores como MDL-Chime®, LiveGraphics®, JavaView® y Flash Player®, para facilitar el aprendizaje. Estas herramientas permiten apreciar modelos moleculares en diferentes presentaciones en forma tridimensional, dinámica e interactiva, lo cual facilita la apreciación de la estructura molecular y por lo tanto de sus propiedades químicas. El curso también es una invitación a los profesores para que utilicen estas herramientas y muchas otras más para la enseñanza de sus temas. Más adelante se presenta una descripción de las herramientas que se utilizaron. En este resumen se muestran algunas imágenes, desafortunadamente estáticas, que intentan ilustrar el potencial de los programas utilizados. Sin embargo, el verdadero potencial solo se podrá apreciar accediendo al curso disponible en Internet e interactuando con las diferentes aplicaciones que se encuentran a lo largo de todas las lecciones. Estas aplicaciones permiten seleccionar la representación de una molécula, rotarla, trasladarla, presentar elementos de simetría como ejes y planos, operaciones o movimientos de estas moléculas respecto a estos elementos, densidades electrónicas de orbitales s, p y d, y de diferentes iones metálicos. También podrá apreciar la dinámica de los electrones de los compuestos, por acción de la luz blanca y sus implicaciones en la generación de magnetismo y color. El estudiante puede interactuar, generar densidades para diferentes iones metálicos y aprovechar esta rutina para su proceso de aprendizaje; todo lo anterior se puede lograr con la simple interacción entre el estudiante, mediante el Mouse, y la página web. Se presentará, de que manera, cursos como este, que están en continuo mejoramiento, se pueden utilizar en la enseñanza y conferencias a distancia. En este punto, se dará lugar a la discusión de las ventajas del uso de esta clase de herramientas en la difusión de conocimiento y facilitación del aprendizaje.

VII Congreso Colombiano de Informática Educativa y VII Premio Colombiano de Informática educativa. Julio 7-9 Bogotá.

1. Spartan® Software que permite diseñar moléculas; además, permite realizar cálculos cuánticos con base en las mismas. La ventaja respecto a otros programas, radica en que además de poder diseñar moléculas orgánicas y bioquímicas, también permite diseñar moléculas planares, octaédricos, bipiramidales y de otras simetrías propias. Este programa se utilizó para generar todos los modelos moleculares, tanto estáticos como dinámicos. Estas moléculas se guardan en un formato especial, y de esta manera se pueden visualizar en una página web con ayuda del plug-in MDL-Chime®, el cual se describirá a continuación.

2. MDL Chime® Al igual que la anterior herramienta, este también es un Applet de Java que permite la visualización interactiva de objetos en 3 dimensiones dentro de una página web, pero con una diferencia fundamental: MDL Chime® se usa exclusivamente para la visualización de moléculas y compuestos químicos, y no de gráficas de funciones y otros objetos, como es el caso de Live Graphics 3D®. Otra característica que lo asemeja con la herramienta anterior, es su capacidad para interactuar con los objetos representados, en este caso moléculas, pero debemos decir que en este aspecto MDL Chime® toma gran ventaja sobre Live Graphics®.

MDL Chime

Podemos rotar, hacer zoom in y out, y mover. Pero adicionalmente podemos cambiar la representación de la molécula de volumen en 3D a gráfica en 2D y viceversa, cambiar los colores, hacerla rotar continuamente, identificar el tipo de elemento haciendo clic sobre el y muchas otras acciones que no entraremos a detallar.

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3. WebMathematica® WebMathematica® permite realizar cálculos interactivos y visualización a un sitio web, mediante la integración de el programa Mathematica® y la última tecnología web. Mediante esta interfaz web, el usuario puede aprovechar todo el poder de cómputo del programa Mathematica®, sin requerir más que un navegador. En este presentación es utilizado para calcular interactivamente funciones orbitales y gráficas de las densidades correspondientes, para diferentes iones de metales de transición, para después integrarlo con LiveGraphics® y poder visualizar geometrías tridimensionales interactivas.

4. LiveGraphics 3D® Applet de Java® que permite visualizar objetos 3D en una página web e interactuar con ellos. El archivo que se pasa como parámetro al plug-in consiste en una serie de coordenadas en un archivo de texto, que describen la forma de la figura en el espacio. El plug-in toma estos puntos y los grafica en un espacio de 3 dimensiones. La interacción se realiza a través de acciones del Mouse o teclado, o en algunas ocasiones el uso combinado de ambas. Entre otras acciones posibles, podemos rotar el objeto, hacerle zoom in y out, y desplazarlo dentro del contenedor del applet.

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5. P-Mesh y T-Mesh P-Mesh y T-Mesh son un tipo de objetos tridimensionales, que pueden se integrados junto con el plug-in MDL-Chime®, para representar ejes y planos tridimensionales dinámicos. Este tipo de objetos se representan mediante una serie de coordenadas, que son interpretadas y graficadas por el plug-in. De esta manera se pueden dibujar planos y ejes, como en el caso ilustrado, que mejoran la comprensión de la simetría de las estructuras moleculares.

6. Macromedia® Flash Player Plug-in que permite la visualización de películas y animaciones interactivas en una página web hechas en el programa Flash de la Suite Macromedia Studio de Macromedia. La ventaja principal de este plug-in es que puede ser instalado en los navegadores y tipos de computadoras más comunes.

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7. Agradecimientos Al profesor Oswaldo Lezama, director del Programa Universidad Virtual de la Universidad Nacional de Colombia, por el soporte dado para la realización del curso virtual en Compuestos de Coordinación, que es la base de esta presentación. 8. Referencias http://www.wavefun.com/ http://www.mdlchime.com/ http://www.wolfram.com/ http://www.sas.upenn.edu/~mtc/Symmetry.html http://www.otterbein.edu/home/fac/dnhjhns/symmetry/symmetry.html http://www.vis.uni-stuttgart.de/~kraus/LiveGraphics3D/ http://c4.cabrillo.cc.ca.us/ http://www.virtual.unal.edu.co

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