Diseño e implementación de un laboratorio virtual para el estudio de "Defectos puntuales en cristales iónicos"

1 P oyec o de Inno ación y Mejo a de la Calidad Docen e Con oca o ia 2015 Nº de p oyec o:225 Tí ulo del p oyec o: Diseño e implemen ación de un labo a o io i ual pa a el es udio de "De ec os pun uales en c is ales iónicos" Yanice O ega Villa ue e Facul ad de Ciencias Físicas Depa amen o de Física de Ma e iales 2 1. Obje i os p opues os en la p esen ación del p oyec o El obje i o p incipal p opues o en es e p oyec o es diseña e implemen a un labo a o io i ual que pe mi a comple a de o ma cohe en e las p ác icas de labo a o io que ac ualmen e se ealizan en la asigna u a de Ma e iales Ce ámicos del segundo cu so del g ado en Ingenie ía de Ma e iales. De es a o ma, median e la ealización de es e p oyec o, el nue o so wa e c eado pe mi i á eemplaza la p ác ica en o ma o digi al que ealizan ac ualmen e los es udian es, po una nue a, en la que se incluye una desc ipción más comple a de los de ec os pun uales que pueden exis i en los c is ales iónicos, eniendo en cuen a su ca ga. Pa a lle a a cabo es e obje i o nos p opusimos desa olla un p og ama in e ac i o que incluya odas las cues iones eó icas elacionadas con la no ación de los de ec os pun uales en las sub edes ca iónicas y aniónicas de los c is ales iónicos. De es a o ma explica íamos en qué consis e la no ación de K öge -Vink y las eglas de balance que se deben cumpli pa a esc ibi las ecuaciones de de ec os en los ma e iales ce ámicos. Po o a pa e, con el obje i o de es ablece un mecanismo de au oe aluación po pa e del es udian e, sob e su p og eso en el p oceso de adquisición de los conocimien os du an e la sesión de labo a o io, nos plan eamos inco po a al p og ama p egun as de au oe aluación en los dis in os submenus del so wa e. Median e es as p egun as de au oe aluación, el p og ama de ec a las espues as co ec as e inco ec as, lo que pe mi e al es udian e co egi sus e o es de o ma au omá ica. O o de los obje i os de la p ác ica es agiliza el p oceso de c eación y en ío del in o me de la p ác ica de labo a o io al p o eso esponsable del labo a o io. Finalmen e se elabo a á un guión de la p ác ica de labo a o io que pe mi a conoce el uncionamien o del p og ama y que de o ma independien e pe mi a al es udian e ealiza la p ác ica de labo a o io po enciando de es a o ma el abajo au ónomo del es udian e. 2. Obje i os alcanzados Con es e p oyec o se log ó diseña una nue a p ác ica de labo a o io que se ealiza median e o denado , y que enseña median e di e sos ejemplos la no ación de K öge -Vink que se u iliza pa a desc ibi los de ec os pun uales en c is ales iónicos. Es a p ác ica en o ma o digi al pe mi e supli las ca encias que iene el so wa e an e io empleado en dicha sesión de labo a o io, que es aba o ien ado a desc ibi los de ec os pun uales sin ene en cuen a la ca ga de los mismos. En el p og ama an e io las p egun as del in o me de labo a o io es aban elacionadas con los de ec os pun uales p esen es en ma e iales me álicos, po lo que no se hacía mención alguna a los de ec os ca gados, y consecuen emen e no se enía 3 en cuen a la no ación de K öge -Vink pa a desc ibi los de ec os en ma e iales ce ámicos. En el ma co de es e p oyec o hemos enseñado la no ación de K öge -Vink median e un so wa e in e ac i o, que le pe mi e al es udian e de o ma simul ánea conoce como se esc ibe dicha no ación pa a los dis in os ipos de de ec os, y obse a median e una ep esen ación bidimensional de la es uc u a c is alina de la que se a a, el ipo de de ec o al que co esponde dicha no ación. Es a isualización simul ánea de la no ación y del de ec o en o ma de imagen pe mi e una mejo comp esión del uso de dicha no ación. O o de los obje i os alcanzados con el p og ama c eado es que el mismo si e como he amien a de au oap endizaje, ya que las secciones de “P egun as de au oe aluación” le pe mi en al es udian e de o ma independien e au oe alua las espues as a las dis in as p egun as o muladas. Es o le pe mi e al es udian e conoce el ni el de comp ensión de los conocimien os que a adqui iendo a medida que a a anzando en los dis in os apa ados de la p ác ica de labo a o io. Es as p egun as de au oe aluación se ealizan, po egla gene al, de o ma p e ia a las p egun as que deben esponde los alumnos pa a con ecciona el in o me de la p ác ica. Además el ni el de complejidad de las p egun as de au oe aluación es simila a las p egun as del in o me de la p ác ica. O o de los obje i os alcanzado con es e p oyec o es dinamiza la elabo ación del in o me de la p ác ica de labo a o io, ya que du an e la ealización de la misma se a almacenando en un iche o de ex o las espues as a las p egun as del in o me. Es a o ma de edac a el in o me agiliza la en ega del in o me, ya que en el momen o en que se inaliza la p ác ica median e el bo ón de en ia se en ía al co eo elec ónico del p o eso de labo a o io el in o me de la p ác ica en o ma o pd . Con es e mecanismo se debe dinamiza ambién po pa e del p o eso la e isión del in o me. O o de los obje i os alcanzados al inaliza es e p oyec o es la elabo ación de un guión de labo a o io que le acili a al es udian e desa olla de o ma independien e la sesión de labo a o io. 3. Me odología empleada en el p oyec o La he amien a in o má ica elegida pa a la elabo ación de es e p oyec o ue el so wa e “Mic oso Visual S udio 2008” con el compilado de “Visual Basic 2008” ins alado (Figu a 1). 4 Figu a 1 . He amien a in o má ica empleada pa a la elabo ación del p og ama. Pa a plani ica la ejecución de es e p oyec o se ealizó p e iamen e un diseño gene al de odas las en anas (“ o ms”) que se incluyen en el p og ama, así como de su con enido. Es a plani icación dio luga a una ba a p incipal del p og ama que quedó con o mada po 3 menús p incipales (I. Concep os, II. Ejemplos y III. Casos de In e és Tecnológico) y po un cua o menu (IV. In o me de la p ác ica). Es e úl imo menú pe mi e ene acceso a conoce la e olución del in o me de la p ác ica a medida que se an con es ando las p egun as del in o me en los dis in os apa ados. Pa a diseña y cons ui las dis in as igu as en 3 dimensiones (3D) de las es uc u as c is alinas que se usan en el p og ama, como la que se mues a en la Figu a 2 , así como las co espondien es p oyecciones 2D de los dis in os planos c is alog á icos, se empleó el so wa e DIAMOND 3.1 (“C ys al and Molecula S uc u e Visualiza ion”). Es e so wa e ue adqui ido po el Depa amen o de Física de Ma e iales con el núme o de licencia 1.3.4.2007253.2453. Figu a 2 . Es uc u a c is alina en 3D del NaCl Como he amien a de au ocon ol po pa e de los es udian es en el p oceso de adquisición de conocimien os, se c ea on a ias p egun as de au oe aluación, a las que se puede accede a medida que se a anza en el desa ollo de la p ác ica. Es a o ma de au oe aluación le pe mi e a los es udian es co egi de o ma 5 dinámica los posibles e o es que puedan su gi du an e el p oceso la adquisición de los conocimien os. De es a o ma se mejo a la p epa ación p e ia de los es udian es an es de accede a con es a a las p egun as del in o me de la p ác ica que se gene an de o ma au omá ica y que se en ían di ec amen e al p o eso de labo a o io pa a su pos e io e isión. Una ez se inalizó la p og amación se p ocedió a comp oba el co ec o uncionamien o del p og ama. 4. Recu sos humanos In eg an es del P oyec o: - Osca Rod iguez de la Fuen e. - Nie es de Diego O e o. - Noemí Ca mona Teje o. - Yanice O ega Villa ue e. 5. Desa ollo de las ac i idades Pa a la elabo ación del p oyec o se ejecu a on las dis in as ac i idades en el siguien e o den: En el p ime mes del p oyec o se ealizó el dig ama de lujo del p og ama y se selecciona on los con enidos de cada uno de los dis in os submenus del p og ama. Como se obse a en la Figu a 3 , la ba a p incipal del p og ama pe mi e isualiza los 4 menus p incipales que se de allan a con inuación:  I. Concep os  I.1.Tipos de de ec os pun uales  I.2. No ación de K öge -Vink  I.3 Reglas de balance  II. Ejemplos  II.1 Óxidos bina ios  II.2 Óxidos e na ios  III. Casos de In e és Tecnológico  IV. In o me de la p ác ica 6 Figu a 3 . Ba a del Menú p incipal del p og ama Cada uno de los menus p incipales, cons an de una en ana p incipal, desde la cual se puede accede a las siguien es en anas inculadas al menú en ejecución. Dichas en anas incluyen las p egun as de au oe aluación (Figu a 4), las p egun as del in o me de la p ác ica (Figu a 5 ) , así como las en anas a las que se accede a a és de los enlaces de ex o azules que dan luga a nue as igu as. Figu a 4. Ven ana de au oe aluación Figu a 5. P egun as pa a el in o me Pa a ealiza o denadamen e la p ác ica de labo a o io, se accede a las dis in as en anas de o ma secuencial en el o den siguien e pa a los dis in os menus (I → II → III), siendo posible e ocede en odo momen o has a la p ime a en ana. Una ez elegidas la can idad de en anas p incipales, así como sus con enidos, se p ocedió a c ea con la ayuda del p og ama Diamond, las dis in as igu as de las es uc u as c is alinas, que si en pa a ilus a los di e sos ipos de de ec os que pueden exis i en los c is ales iónicos, como se obse a en la Figu a 6. 7 Figu a 6. Flúo sus i ucional en la es uc u a 2D del NaCl. C eada con el so wa e Diamond Una ez se concluyó la elabo ación de la p ác ica de labo a o io se elabo ó el co espondien e Guión de la p ác ica, que se inclui á al inicio del segundo cua imes e en el Campus Vi ual de la asigna u a “Ma e iales Ce ámicos” . En un u u o se espe a con inua adicionando a es e p og ama más emas elacionados con o os aspec os de in e és como son: la sín esis, las p opiedades, y los mé odos de ca ac e ización de los ma e iales ce ámicos.