En la actualidad, el avance de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC) ha hecho que los procesos de enseñanza y aprendizaje se digitalicen y se vuelvan cada vez más virtuales, dando paso a una cantidad de sistemas formativos y nuevas tecnologías para la educación en línea.

Entre estas tecnologías se encuentran los LMS )(Learning Management System), en español, sistemas de gestión del aprendizaje. Estas plataformas son ampliamente utilizadas en el mundo entero, y han impulsado los laboratorios virtuales.

La proliferación y el surgimiento de las plataformas Learning Management System en todos los niveles educativos ha colaborado con la existencia de una educación de calidad, acorde con la tecnología, los tiempos por los que atravesamos y las demandas académicas, aunque sea cada vez menos presencial.

Sumado a todo esto, la pandemia también ha reforzado la necesidad de estos métodos y sistemas de aprendizaje en línea, que se han convertido en una prioridad y una necesidad para todo aquel que continúen procesos de aprendizaje en el mundo entero.

Sin embargo, los procesos de aprendizaje en línea, en algún momento, pueden presentar una limitación, y es que cuando ha finalizado la etapa teórica y debe pasarse a la práctica o empírica, la pregunta es: ¿Cómo practica el alumno o cómo se pone en práctica lo que aprendió?

En la educación tradicional, cuando ha llegado el momento de las prácticas profesionales o quizás de la experimentación, se expone al alumno a una infraestructura adecuada, bien sea dentro de una empresa, o dentro de un laboratorio creado para tal fin.

La tecnología no podía quedarse atrás con este proceso y para suplir las necesidades educativas de la experiencia y la práctica, se crearon los laboratorios virtuales, diseñados con el mayor de los cuidados para proveer al estudiante de la experiencia, la práctica y la experimentación necesaria.

¡Continúa leyendo si quieres saber qué son los laboratorios virtuales, cómo funcionan y cómo crear uno para tu institución!

¿Qué es un laboratorio virtual?

El término “virtual” significa que estamos hablando de algo que “no es real”. Por lo tanto, un laboratorio virtual es una simulación computarizada de alguna situación que de igual manera está representada en la realidad.

Pero además esta representación computarizada de la realidad es interactiva para que el estudiante sea activo y participe de ella, reforzando de esta manera sus conocimientos a través de la experiencia y la interacción virtual.

Es decir, que un laboratorio virtual puede emular y simular el comportamiento de cualquier sistema real a través de gráficos y animaciones con las que el alumno puede interactuar haciendo uso de una computadora.

Por ejemplo, un laboratorio virtual puede emular: Un área de máquinas, un laboratorio químico, un cuerpo humano que debe ser operado, un diseño arquitectónico, un salón de clases, etc.

Se espera que esta experimentación sea comparable y equiparable con la realidad, para que así el estudiante pueda complementar el proceso de aprendizaje a través de la experiencia virtual.

Para esto las representaciones deben ser realistas e incluir todos los detalles que se presentarían en una situación real, y de esta manera brindar la mejor experiencia pedagógica al alumno.

Campos de aplicación de un laboratorio virtual

Cada vez son más las áreas académicas y educativas donde se emplea el uso de laboratorios virtuales, pero aquellas donde más se utilizan son las siguientes:

• Ciencias biológicas: Por ejemplo, los casos donde se monitorea el crecimiento de semillas y plantas.
• Química: Es muy útil y más seguro para simular resultados de procesos químicos y mezclas de sustancias.
• Ingeniería y control de procesos: Es muy útil para la capacitación en manejo de equipos y maquinarias que requerirían de difíciles traslados y movilizaciones.
• Áreas de la salud: Es muy útil para simular operaciones y cirugías de todo tipo.

En realidad las áreas o los campos en los que se puede hacer uso de un laboratorio virtual son ilimitadas, si tienes una institución educativa y quieres implementar un laboratorio virtual como parte de tu metodología de enseñanza todo dependerá , entre otras cosas, de tu creatividad.

¡Sigue leyendo y aquí te decimos cómo hacerlo!

¿Cómo crear un laboratorio virtual?

Lo primero que hay que tomar en cuenta a la hora de desarrollar un laboratorio virtual, es que todo LV debe cumplir los siguientes objetivos:

• Tener una metodología de trabajo.
• Manejar herramientas informáticas actualizadas.
• Brindar la posibilidad de repetir los experimentos.
• Tener la opción de realizar varios experimentos al mismo tiempo
• Optimizar el uso de recursos.
• Capacidad de comparación de modelos matemáticos.
• Capacidad imitativa de experimentos reales.

Una vez tomado en cuenta esto, podría decirse que la elaboración de un laboratorio virtual tiene dos fases.

La primera es la teórica, en la que se elabora un proyecto a partir de una idea, con el objetivo de lograr el desarrollo de un laboratorio virtual.

Y la segunda la fase técnica que consiste en el despliegue tecnológico y la implementación de esas ideas, que van a desembocar en el escenario virtual informático de la mano de especialistas en el área de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC).

Pasos Técnicos para desarrollar un laboratorio virtual

Aunque estos procedimientos serán ejecutados por la empresa proveedora del servicio, siempre será de gran ayuda tener conocimiento de los pasos técnicos a seguir, con el fin de hacer la solicitud y monitorear todo el proceso en vista de obtener los mejores resultados.

La tecnología de software para los laboratorios virtuales ha sido un avance y un aporte de las empresas proveedoras de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC), quienes han diseñado este software como un aporte para las ciencias y la tecnología de la educación, lo que se ha convertido en un gran avance para los nuevos sistemas de enseñanza.

Tecnológicamente hablando, el laboratorio virtual se crea a través de un software informático que podría ser genérico (producido por la misma empresa proveedora para ser vendido) o específico (que son programados para una tarea en especial).

Para empezar a crear un laboratorio virtual generalmente se siguen los siguientes pasos:

1.   Un modelo matemático: Dependiendo de las características del laboratorio que se va a crear, el modelo matemático se requiere porque se necesita un sistema capaz de hacer cómputos y dar resultados.

2.   Un algoritmo: Una vez que se obtiene la clave matemática se elabora un algoritmo con el cual se implementará el modelo.

3.   Traducción de algoritmo: Luego el algoritmo debe ser traducido a un lenguaje que pueda procesar el ordenador.

4.   Adición de información: Una vez hecho esto, se disponen los elementos para agregar la información académica y practica necesaria o solicitada por la institución educativa que quiere implementar el laboratorio virtual.

Los laboratorios pueden ser diseñados por los profesionales para ser locales o remotos, dependerá de lo solicitado y de las necesidades específicas del cliente:

• Un laboratorio virtual local: Quiere decir que los recursos didácticos del laboratorio virtual se descargan en la máquina del usuario, para acceder al software o programa desde su propio servidor. De esta forma el laboratorio virtual no necesariamente necesitará una conexión a Internet.
• Un laboratorio virtual remoto: Quiere decir que el servicio de laboratorio virtual será alojado en otro servidor lejano que ejecutará los cálculos para hacerlos llegar a los ordenadores escogidos por la institución educativa. Existen servidores como Matlab Webserver y World wide web que ejecutan cálculos y resultados reflejándolos en el navegador donde se esta trabajando. Este sistema remoto requiere el uso de Internet y lo positivo es que incluso podría alojarse en la nube, lo que traería infinitos beneficios al servicio.

Implementar un laboratorio local o remoto

El uso o no de Internet, así como de un laboratorio virtual local o remoto, para el desarrollo y la ejecución del LV, dependerá de los requerimientos y el nivel de interacción que desees implementar en las prácticas.

Se podría escoger y diseñar el laboratorio para una computadora personal e incluso para un solo alumno y, de esta manera, podría bastar con un laboratorio virtual local que no necesariamente utilice Internet.

Así como también, podrías alojar el laboratorio en un solo ordenador dentro de la institución y que sea utilizado por turnos de distintos alumnos.

Pero si requieres utilizar el laboratorio virtual en clases donde exista interacción virtual con compañeros y profesores mientras se realizan las practicas, lo recomendable será utilizar un laboratorio virtual con servidor remoto y acceso a internet.

De esta manera habrá más interacción que contribuya con el intercambio y el aprendizaje del alumno en tiempo real.

Pasos teóricos para la creación de un laboratorio virtual

Idear y crear un laboratorio virtual puede considerarse un trabajo académico que comienza con un proyecto y pasa por varias fases hasta cumplir con el objetivo, que además debe ponerse en práctica.

Existen muchas propuestas y metodologías en torno a la creación y el desarrollo de un LV pero aunque con diferentes nombres, todas convergen en las mismas fases y procesos.

La creación de un LV pasa por las siguientes fases:

1. Fase de conceptualización de la idea

Primero que nada hay que darle forma y nombre a las ideas que tenemos en la cabeza, para ello debemos organizarlas y colocarlas por escrito, en esta fase que llamaremos conceptualización.

En esta primera fase o etapa se deben formular por escrito los problemas, para luego precisar los objetivos que se quieren lograr con el laboratorio virtual. En esta instancia se tiene que:

• Identificar el entorno real: que se va a recrear de forma virtual, por ejemplo, un laboratorio virtual de germinación y crecimiento de distintas especies de plantas, para una cátedra de biología.
• Identificar el tipo de personas que van a hacer uso del laboratorio: Determinar el tipo de persona y sus características, a las que estará dirigido el laboratorio, por ejemplo, a estudiantes de biología del segundo año.
• Determinar las características de la interacción: Debe determinarse la forma en la que se recreará la interacción del alumno o estudiante con el LV, es decir, la acción que se va a simular. Por ejemplo: Si el alumno realizará cirugías médicas, habría que recrear un quirófano, instrumentos, anestesias, medicamentos, un cuerpo humano con todos sus órganos, etc. Esto ayudará a que los programadores hagan el diseño. Así como también será necesario especificar las acciones que tomaran los participantes durante la interacción.
• Determinar si es factible: Deben estudiarse los recursos materiales y humanos de los que se dispone para llevar a cabo el proyecto es decir, si disponemos de ordenadores con la tecnología adecuada que pueda hacer uso de este tipo de software, conexión a WiFi, etc. También si contamos con los profesionales capacitados para llevar a cabo el proceso dentro de la institución o debemos contratarlos y dependiendo de todas estas consideraciones, si es necesario modificar algunos aspectos del proyecto.

2. Fase de elaboración de la idea

Una vez que haya sido conceptualizada la idea y los objetivos que se desean lograr, se debe continuar con una formulación más precisa de las actividades.

Deben elaborarse los siguientes documentos que formaran parte del diseño instructivo:

-Guía de aprendizaje: Esta guía debe contener de forma detallada las actividades que van a realizarse en el laboratorio, en el orden en que deben ser realizadas, así como también los objetivos y lo que se desea lograr dentro del LV.

-El contenido o componente informático: Esta guía o documento informático es principalmente para el alumno y a través de videos, imágenes, gráficos e instrucciones para el manejo y la gestión mientras se hace uso del LV. En fin, debe contener toda la información necesaria para hacer uso del acto de simulación dentro del laboratorio.

-Las estrategias de evaluación: Dependerá de la institución escoger la metodología y la forma en la que serán evaluados los estudiantes dentro y fuera de la simulación y por último plantear una planificación de evaluaciones.

Lo siguiente será elaborar un diseño institucional, que ayudará a la empresa TIC proveedora del servicio y a todas las personas involucradas a lograr un LV que se ajuste a las necesidades de la institución. El diseño institucional debe contener, entre otras cosas:

• Objetivos principales.
• Características de los estudiantes.
• Criterios de medición.
• Estrategias instruccionales.
• Instrucciones.
• Métodos de evaluación.

Los procedimientos de esta fase varían según la institución pero una de las cosas más importantes para todas es crear el diseño instructivo ya que basado en este, se elaborará el software integrador que debe cumplir e integrar todos los objetivos.

Este diseño instructivo más el componente informático ayudarán al diseño y la creación personalizada del software integrado para tu institución.

3. Fase de pruebas del laboratorio virtual

Un personal calificado debe revisar todo lo que ha sido programado y verificar lo siguiente:

• Analizar los resultados entregados por los programadores y analistas del sistema.
• Revisar documento de registro de pruebas.
• Verificar el correcto funcionamiento de todos los módulos y controles.
• También debe verificarse el correcto funcionamiento de las guías de aprendizaje.

Por lo general, este es un proceso que se lleva a cabo por partes y si algo no anda bien debe ser corregido, hasta obtener el funcionamiento deseado y esperado del sistema completo, una vez que esto sucede se da el aval para hacer uso del laboratorio.

4. Fase de Inicio del laboratorio virtual

Se procede al proceso de instalación del software, programa o producto terminado en los ordenadores o computadoras de la institución o de los usuarios previstos para tal fin, para que se de comienzo al uso del laboratorio virtual

Deben tomarse en cuenta la guía de aprendizaje y todo lo pautado con anterioridad para el uso del LV. Además, en esta fase es recomendable designar a una persona capacitada para que sea el gestor del laboratorio.

Datos para gestionar tu propio laboratorio virtual

Por supuesto que si el laboratorio fue tu idea y tu mismo lo diseñaste el gestor podrías ser tu mismo y tu trabajo será, entre otras cosas,:

• Velar por su buen uso y funcionamiento., haciendo uso de las instrucciones y la guía de aprendizaje., que deberás explicar detalladamente a estudiantes y profesores que no entiendan los procedimientos para la experimentación en el LV.
• Establecer normas, requerimientos y horarios de uso.
• Reportar las fallas a los técnicos y programadores en caso de haberlas.
• Hacer inspecciones periódicas.
• Solicitar ajustes y mejoramientos en caso de que el sistema y los contenidos así lo requieran.
• Si estas utilizando un laboratorio virtual remoto, lo más seguro es que el mantenimiento y la actualización del software estén a cargo de la empresa proveedora, lo que quiere decir que el software se actualizará de forma automática cada cierto tiempo.
• Deberás trabajar en coordinación con proveedores, programadores, técnicos y personal de la institución para estar al tanto de resultados, sugerencias y propuestas.
• Es posible que pasado un tiempo tu o alguien más perteneciente a la institución quieran renovar, modificar o mejorar los contenidos del laboratorio en pro de optimizar los procesos de aprendizaje de los estudiantes, para esto debes hacer consultas y llegar a un consenso con todo el equipo involucrado, para elaborar un proyecto.
• Asistir a estudiantes, maestros y profesores que requieran asistencia para el correcto uso del laboratorio.
• Quizás sea necesario invertir en algún curso introductorio que emplee algunas horas para capacitar y enseñar a docentes y estudiantes teoría y práctica sobre el uso de los laboratorios virtuales, y en particular sobre tu laboratorio virtual.

Ventajas del uso de un laboratorio virtual

En la actualidad el uso de un laboratorio virtual tiene muchísimas ventajas, podríamos empezar por mencionar el ahorro en construcción de infraestructura, uso de espacios acondicionados, tiempo y todo lo anterior que por supuesto se traduce en costo

Sin embargo, estas no son sus únicas ventajas, continúa leyendo para que conozcas más acerca de ellas.

Entre las ventajas que te ofrece el uso de un laboratorio virtual se encuentran:

• La ventaja quizás más buscada es el ahorro de costos, debido a que crear un laboratorio real conlleva a la adquisición de materiales, mueblería, maquinaria, sustancias o lo que sea que sea necesario. Y de no construir un laboratorio, la realización de las practicas también podría implicar traslados y riesgos.
• Es más seguro al no tener un entorno real con riesgos de accidente, que pueden ocurrir en las practicas reales como por ejemplo en ensayos químicos, manejo de maquinarias pesadas, construcciones y un sin fin de situaciones que podrían presentarse.
• Se invierte muchísimo menos en infraestructura, materiales, reactivos, etc.
• Se protege el ambiente ya que no se vierten desechos tóxicos, al mismo tiempo que se protege la salud de los estudiantes.
• Se desarrolla y refuerza en el estudiante el uso de herramientas tecnológicas actualizadas.
• Se pueden realizar una gran cantidad de experimentos al mismo tiempo, lo que no seria posible en una práctica de entorno real dado que por motivos de seguridad, en un entorno real deben realizarse uno por uno.
• La operación y manejo de un laboratorio virtual es más sencillo debido a que está sustentado en modelos matemáticos ejecutándose dentro de un ordenador, y no en un espacio real donde seria necesario controlar una infinidad de elementos.

Ahora que leíste esta guía, seguramente ya tienes una idea de los procesos de aprendizaje en línea y de los LV y ya estás list@ para comenzar a crear y desarrollar tu propio laboratorio virtual,

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