Evaluación de un sistema de recirculación acuícola cómo prototipo didáctico. Proyecto de certificación

aprobado en CERTIDEMS

Heredia-Ochoa, Luis Gabriel

Agosto, 2012.

INTRODUCCIÓN

El ABC está muy alejado de disponer de escenarios pertinentes con el entorno sociocultural-laboral cómo lo establece la Reforma Integral de Educación Media Superior (RIEMS). Esto es, al no disponer de los medios didácticos básicos (unidades de cultivos acuáticos).

Agua del medio con variaciones fisicoquímicas bruscas y altos niveles de contaminantes como microorganismos patógenos, sólidos suspendidos, materia orgánica, agroquímicos e hidrocarburos que provienen de diversas descargas.

Los sistemas de cultivo producen en su proceso normal un deterioro de la calidad del agua por los desechos del metabolismo y de alimentos de los organismos cultivados principalmente.

Consecuencias: Altos índices de mortalidad, enfermedades y bajo desarrollo de las especies de cultivo… malas prácticas de acuacultura.

Dimensión pedagógica: A falta de unidades de cultivo con cantidad y calidad de agua de mar en el Plantel no se desarrollan las actividades de desempeño para la formación profesional del técnico en acuacultura y para otras actividades cocurriculares cómo la investigación científica y tecnológica.

Alternativa: Desarrollo y evaluación de un proyecto de prototipo didáctico para cultivos acuáticos mediante un sistema de recirculación acuícola con pretratamiento de agua.

OBJETIVOS

OBJETIVO GENERAL:

Evaluar cómo prototipo didáctico un sistema de recirculación acuícola para el ABC en las prácticas de laboratorio de acuacultura.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS:

1. Desarrollar un sistema de recirculación de agua de mar para el ABC en prácticas de laboratorio de acuacultura.

2. Evaluar la eficiencia del sistema de recirculación acuícola desarrollado cómo prototipo didáctico basado en competencias para las prácticas de laboratorio de acuacultura.

Evaluación del Prototipo Didáctico

Evaluación didáctica

Validación del

Diseño Técnico

Validación del

Manual

Rúbrica-Categoría 1(SEP-DGCFT, 2005), (Pérez Lozada y Falcón, 2009)

1) Cumple el prototipo con los objetivos por el cual fue construido (Eficacia).

2) Se puede utilizar para otros objetivos; (Versatilidad).

3) Es un recurso eficiente para el aprendizaje (Didáctica).

4) Originalidad del prototipo.

5) Facilidad de obtención de los materiales empleados en la construcción del prototipo.

6) Facilidad de elaboración y/o construcción.

7) Facilidad de operación y manipulación.

8) Acabado y presentación (Estética).

Rúbrica-Categoría 2(SEP-DGCFT, 2005), (Pérez Lozada y Falcón, 2009)

1) ¿El propósito didáctico se relaciona con el prototipo didáctico?

2) ¿Las imágenes del prototipo indican detalladamente las partes de éste?

3) ¿Los detalles de construcción permiten que otra persona pueda construir el prototipo?

4) ¿Las actividades sugeridas para los docentes están relacionadas con el propósito didáctico propuesto para el prototipo?

5) ¿El contenido sugerido se puede cumplir a cabalidad con el prototipo propuesto?

6) ¿Las preguntas sugeridas están relacionadas con el contenido de las actividades realizadas con el uso del prototipo?

Método de Juicio de los Expertos (4 profesores)1 ; Test de Likert

Factibilidad/Estudio Técnico: -NMP: NOM-001-ECOL-1996. -Condiciones optimas de cultivos de camarón y jaiba. -Desarrollos del cultivo y fisiológicos de camarón y jaiba.

METODOLOGÍA *Etapa 2: Evaluación

Didáctica del Prototipo con base a su pertinencia (FBC)

Etapa 3: Validación del Prototipo y su Manual en sesión de clase (Laboratorio)**

Secuencia didáctica (3/3), Matriz socioformativa Hrs. de Sec. Didac./Sub: 58/128.

Etapa 1: Evaluación del diseño y construcción

Demostración/Lista de cotejo: 1) Demostración de su operación. 2) Creatividad e innovación. 3) Aplicación pedagógica. 4) Documentación técnica del prototipo. 5) Factibilidad de producción. Evaluadores: Gpo. de expertos1 + 20 alumnos.

**Etapa 3: Validación del Prototipo y el manual en sesiones de clase (laboratorio de acuacultura)

Secuencia didáctica:

No. 3/3; 58 hrs.; Semestre IV (febrero-julio 2011); Carrera: Acuacultura.

Secuencia didáctica del Submódulo 2 del Módulo Profesional III de Acuacultura; Engorda de Crustáceos (basado en el cultivo semiintensivo de camarón).

Objetivos de aprendizaje: 1) Controla el desarrollo de la engorda, 2) Aplica medidas profilácticas y 3) Cuantifica población de crustáceos.

Evaluación del PEA:

Evaluación de desempeños por medio de tres matrices de evaluación socioformativa (Tobón, 2010), enmarcándose evaluaciones inicial, formativa y sumativa en cada matriz valorando cada criterio de evaluación por cinco niveles de dominio: 1) preformal, 2) receptivo, 3) resolutivo, 4) autónomo y 5) estratégico. De esta forma, se detectaron y registraron los niveles de logros obtenidos y los aspectos a mejorar.

Observación y registro de evaluación:

Durante las actividades de aprendizaje (individual y colectiva) y su evaluación se aplicó un seguimiento de observación y registro de esta información en las matrices de evaluación a través de una heurística bimodal de Growin (Nova y Growin, 1988) participando el profesor-facilitador y un etnógrafo donde simultáneamente actúan los alumnos siguiendo las indicaciones del profesor y del manual del prototipo y de la práctica de laboratorio establecidos en la secuencia didáctica aplicada para reproducir las actividades (de aprendizaje) con su desarrollo de procesos y generación de productos a evaluar por autoevaluación, coevaluación y heteroevaluación.

2.0 m

DISEÑO Y CONSTRUCCIÓN: CARACTERISTÍCAS.

RESULTADOS

Tratamiento Testigo

No semana A (T1) B (T2) C (T3) D (T4) E (T5)

1 190 190 190 190 190

2 187 186 185 184 177

3 185 184 183 183 165

4 183 182 182 182 155

5 181 180 181 181 145

6 180 179 180 180 135

7 179 178 179 179 125

8 178 177 178 178 116

9 177 176 177 177 107

10 176 175 176 176 98

11 174 175 175 175 88

12 175 174 174 174 78

En jaiba: 50 organismos en 400 L de agua por tanque, 4 semanas.

Camarón

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA OBTENIDA EN EL CULTIVO DE CAMARÓN Litopenaeus vannamei CON SRA

Cri

teri

o

Lím

ite

1/

Óp

tim

o2

Co

mp

arac

ión

Entr

ada

Co

mp

arac

ión

Cu

ltiv

o

Co

mp

arac

ión

Salid

a

Indicador

1N

OM

-001-E

CO

L-1

996

Temperatura (0C) 34.0 ±6 = 31.109 = 31.109 = 31.109

Grasas y aceites (mg/l) 15.0 » 0.000a » 0.000a » 0.000a

Material flotante 0.0 = 0.000 = 0.000 = 0.000

Sólidos Sedimentables (ml/l) 1.0 » 0.000a » 0.003a » 0.009a

SST (mg/l) 75.0 » 0.000 » 2.959a » 28.939a

DBO (mg/l) 75.0 » 0.001 » 0.108a » 0.250a

N total (mg/l) 15.0 » 0.000a » 0.543a » 0.639a

P total (mg/l) 5.0 » 0.000a » 0.106a » 0.248a

Metales pesados (mg/l) Varios » 0.000a » 0.000a » 0.000a

Cianuros (mg/l) 1.0 » 0.000a » 0.000a » 0.000a

CF (NMP/100 ml) 1,000.0 » 0.000a » 0.000a » 0.000a

Huevos de helmintos (h/l) 1.0 » 0.000a » 0.000a » 0.000a

2C

on

dic

ion

es d

e

Cu

ltiv

o

Temperatura (0C) 28.0 ± 2.0 ≤ 31.109a ≤ 31.109a ≤ 31.109a

Salinidad (‰) 32.0 ± 2.0 = 33.997 ≈ 34.263 ≈ 34.330

O2D (mg/l) 6.0 ± 1.0 ≤ 8.200a ≤ 8.000a ≤ 8.200a

PH 8.0 ± 0.5 = 7.500 = 7.500 ≈ 7.000a

NH4 (ppm) < 0.15 > 0.000 > 0.096a < 0.240a

a Valor con diferencia significativa con respecto al criterio de evaluación en el ANOVA.

Cri

teri

o

Indicador Límite1,2 E C S

Permitido Entrada Cultivo Salida

NO

M-0

01

-EC

OL

-19

96

1

Temperatura (0C) 28.0±2.0 = 29.957 = 29.957 = 29.000

Grasas y aceites (mg/l) 15.0 << 0.000 << 0.000 << 0.000

Material flotante (mg/l) 0.0 = 0.000 = 0.000 = 0.000

Sólidos Sedimentables (ml/l) 1.0 << 0.000 << 0.000 < 0.000

SST (mg/l) 75.0 << 0.000 << 2.959 < 28.939

DBO (mg/l) 75.0 << 0.001 << 0.108 << 0.250

N total (mg/l) 15.0 << 0.000 << 0.543 << 0.639

P total (mg/l) 5.0 << 0.000 << 0.106 << 0.248

Metales pesados (mg/l) Varios << 0.000 << 0.000 << 0.000

Cianuros (mg/l) 1.0 << 0.000 << 0.000 << 0.000

CF (NMP/100 ml) 1000.0 << 0.000 << 0.000 << 0.000

Huevos de helmintos (h/l) 1.0 << 0.000 << 0.000 << 0.000

Co

nd

icio

ne

s d

e C

ult

ivo

2

Temperatura (0C) 28.0±2.0 = 29.957 = 29.957 = 29.000

Salinidad (‰) 32.0±2.0 = 34.214 = 34.875 = 34.875

O2D (mg/l) 7.0 ±1.0 > 7.907 > 7.714 > 7.714

PH 8.0±0.5 ≤ 7.232 ≤ 7.232 < 6.75

NH4 (ppm) < 0.15a << 0.000a << 0.093a > 0.231a

EVALUACIÓN DE LA CALIDAD DEL AGUA OBTENIDA EN EL CULTIVO DE JAIBA Callinectes tóxotes CON SRA

50 organismos en 400 L de agua por tanque.

Prueba de consumo de oxígeno de camarón Litopenaeus vannamei y jaiba Callinectes tóxotes

y = 0.4375x + 13.563; R² = 0.875

y = 0.4375x + 13.613 R² = 0.875

y = 0.4213x + 13.717; R² = 0.8495

12.500

13.000

13.500

14.000

14.500

15.000

15.500

16.000

16.500

31 32 33 34 35

29 30 31 32 33

mgO

2h-1

g-1

Salinidad (‰) Temperatura (°C)

Fig. 1. Consumo de oxígeno de camarón Litopenaeus vannamei cultivado en el prototipo de SRA.

T-A

µRéplicas B,C,D

E testigoC

Lineal (T-A)

Lineal (µRéplicas B,C,D)

Lineal (E testigoC)

Lineal (E testigoC)

1.56

1.02

1.55

2.09

1.55

2.08

y = 1E-05x6 - 0.0005x5 + 0.0036x4 + 0.0116x3 - 0.1802x2 + 0.3389x + 1.3867 R² = 0.9995

y = 3E-05x6 - 0.001x5 + 0.0091x4 - 0.0144x3 - 0.1261x2 + 0.3123x + 1.37 R² = 0.9999

y = 1E-05x6 - 0.0005x5 + 0.0036x4 + 0.0116x3 - 0.1802x2 + 0.3389x + 1.9167 R² = 0.9995

0.10

0.60

1.10

1.60

2.10

2.60

35 30 24 18 12 18 24 30 35

mgO

2h

-1g-1

(p

.s)

Salinidad (S‰)

Fig. 2. Consumo de oxígeno (mgO2h-1g-1, p.s) de jaiba Callinectes tóxotes cultivada en el prototipo de SRA.

T-Aexperimental

Prom. 3 tanques réplicas

T-D testigo (C)

Polinómica (T-Aexperimental)

Polinómica (Prom. 3 tanques réplicas)

Polinómica (Prom. 3 tanques réplicas)

1.550

1.560

2.080

14.875

14.975

14.999

PRUEBA DE CONCENTRACIÓN OSMÓTICA Y CAPACIDAD OSMORREGULADORA EN CAMARÓN Litopenaeus vannamei

y = -19,654x - 111,13 R² = 1

-250.000

-200.000

-150.000

-100.000

-50.000

0.000

31 32 33 34 35

Cap

acid

ad o

smo

rre

gila

do

ra (m

mo

lKg-1

)

Salinidad (‰)

Fig. 4. Capacidad osmorreguladora de camarón Litopenaeus vannamei cultivado en el prototipo de SRA.

Tanque A

µTanques B,C,D

T testigo

Lineal (T testigo)

0.000

200.000

400.000

600.000

800.000

1,000.000

1,200.000

31 32 33 34 35

Co

nce

ntr

ació

n O

smó

tica

(m

mo

lKg-1

)

Salinidad (‰)

Fig. 3. Concentración osmotica en hemolinfa (MI) de camarón Litopenaeus vannamei y en el medio externo

(ME) del cultivo en el prototipo de SRA.

Conc. Osm. (mmolKg-1) ME

Conc. Osm. (mmolKg-1) MI

-165.163

-165.163

-165.171

PRUEBA DE CONCENTRACIÓN OSMÓTICA Y CAPACIDAD OSMORREGULADORA EN JAIBA Callinectes tóxotes

840.000

860.000

880.000

900.000

920.000

940.000

960.000

980.000

1,000.000

1,020.000

1,040.000

1,060.000

31 32 33 34 35

Co

nce

ntr

ació

n O

smó

tica

(m

mo

lKg-1

)

Salinidad (‰) Fig. 5. Concentración osmótica en hemolinfa (MI) de jaiba Callinectes toxotes y en el medio externo (ME) del cultivo

en el prototipo de SRA.

Conc. Osm. (mmolKg-1) ME

Conc. Osm. (mmolKg-1) MI

y = 0.0181x + 0.9705 R² = 0.9521

y = 0.014x + 0.98 R² = 0.9423

y = 0.007x + 0.9952 R² = 0.7671

0.940

0.960

0.980

1.000

1.020

1.040

1.060

1.080

31 32 33 34 35

Cap

acid

ad o

smo

rre

gila

do

ra (m

mo

lKg-1

)

Salinidad (‰)

Fig. 6. Capacidad osmorreguladora de Jaiba Callinectes tóxotes cultivada en el prototipo de SRA.

Tanque A

µTanques B,C,D

T testigo

Lineal (Tanque A)

Lineal (µTanques B,C,D)

Lineal (T testigo)

1,035

1,030

1,020

Prueba del sistema con base en la sobrevivencia de camarón Litopenaeus vannamei

y = 0,1174x2 - 2,8477x + 191,82; R ² = 0,9908

y = 0,1261x2 - 11,566x + 199,93; R² = 0,9994

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

No

. de

org

anis

mo

s

Periodo del cultivo (semanas)

Fig. 7. Sobrevivencia de camarón Litopenaeus vannamei cultivado en el prototipo de SRA.

Tratamiento A (T1)Tratamiento B (T2)Tratamiento C (T3)Tratamiento D (T4)Testigo E (T5)Polinómica (Tratamiento B (T2))Polinómica (Testigo E (T5))

92.11 %

41.27 %

Evaluación del diseño y construcción del prototipo mediante la lista de cotejo del “Instructivo

para la Evaluación de Prototipos Didácticos” de la SEP-DGCFT (2005):

1) En operación: El expositor realizó la explicación bien fundamentada teóricamente, describió completamente el procedimiento para operar el prototipo y utilizó un lenguaje claro durante la explicación, y el prototipo operó sin presentar fallas durante su demostración.

2) En creatividad e innovación del prototipo: Cumplió satisfactoriamente las necesidades educativas durante el proceso de evaluación.

3) En aplicación pedagógica:

a) Dimensión multifuncional: Cubrió las necesidades de capacitación relacionándose con más del 50% de los subobjetivos y contenido de los submódulos de aprendizaje en EBC, permitió al alumno enfrentarse a diferentes situaciones y tomar decisiones pertinentes para la solución de problemas.

b) Dimensión de seguridad: No mostró riesgos de provocar accidentes de trabajo.

c) Dimensión de presentación física: Los colores (azul y blanco) del prototipo mostraron ser atractivos a la vista, en su acabado no mostró escurrimiento de pintura, rebabas de soldadura, asperezas en la madera ni roturas o deterioros.

4) Presentación de documentación técnica el prototipo: Mostró contenerse el resumen de éste, el instructivo de instalación, operación y mantenimiento y el manual de prácticas.

5) Dimensión de factibilidad de producción: Los materiales utilizados, costos y gastos para la producción y mantenimiento mostraron la posibilidad de multiplicar el prototipo.

Rúbrica (cuestionario) para validar los modelos y prototipos experimentales propuestos y los manuales para los docentes y estudiantes:

I) Preguntas relacionadas con el Prototipo propuesto:

Validación del prototipo: Excelente en 75 % y muy bueno con 25 %.

II) Preguntas relacionadas con el Manual de Especificación del Prototipo propuesto:

Validación del manual excelente en 83 % y muy bueno con 17 %.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Evaluación de la aplicación didáctica del prototipo con el apego de la secuencia didáctica:

-Fue obtenido el logro de los objetivos de aprendizaje: 1) Controla el desarrollo de la engorda. 2) Aplica medidas profilácticas. 3) Cuantifica población de crustáceos.

-Se lograron desarrollar las Competencias Profesionales: 15) Controla el desarrollo de la engorda, 16) Aplica medidas profilácticas y 17) Cuantifica población de crustáceos; las Competencias Genéricas: 5.1.) Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al alcance de un objetivo; Las Competencias Disciplinares: CE14) Aplica normas de seguridad en el manejo de sustancias, instrumentos y equipo en la realización de actividades de su vida cotidiana, CE4) Obtiene, registra y sistematiza la información para responder a preguntas de carácter científico, consultando fuentes relevantes y realizando experimentos pertinentes y M6) Cuantifica, representa y contrasta experimental o matemáticamente magnitudes del espacio que lo rodea: y las Competencias Docentes: 4.4.) Diseña actividades y materiales adecuados para la enseñanza de los contenidos de un plan de estudios, 7.2.) Construye un proyecto de formación dirigido a los estudiantes en forma conjunta con otros docentes, los directivos y el personal de apoyo de la institución, 8.2.) Incorpora nuevos conocimientos y experiencias al acervo con el que cuenta y los traduce en estrategias de enseñanza-aprendizaje.

DISCUSIONES

El prototipo experimental para la enseñanza de la acuacultura en laboratorio fue igualado en unos casos y mejorado en otros en su diseño, presentación e instrucciones de elaboración, adecuándolos a las normas de la UNESCO (1975), citadas por Falcón (1989) y por Quiroz (2003).

Con base en Carrillo-Sánchez y Salomón-García (1994) y Keller, Bellows y Guillard (1988) el sistema diseñado satisface la demanda hidráulica de agua de mar tratada para los laboratorios de acuacultura a los cuales se les abastecerá de la misma, ya que con este gasto se obtiene el llenado total de todos los depósitos de cultivo en 4:00-4:45 hrs y en 1:00-1:20 hrs para los recambios diarios subsiguientes; los cuales se pueden incrementar a 200-300 % diario, según los requerimientos del cultivo.

De acuerdo con Lawrence, McVey y Huner (1985) los valores encontrados de la calidad del agua tratada muestran que el sistema es viable para cultivos cerrados de crustáceos, peces y moluscos.

Aquanering (2000) reportó que los sistemas de recirculación de agua con estas magnitudes contribuyen notablemente a la mejora de los distintos procesos de los cultivos cómo en el desarrollo de cultivo de camarón incrementándose 10-30 %, mientras que en el sistema de recirculación del prototipo expuesto en este trabajo logró el 80-90 % en este indicador.

CONCLUSIONES Evaluación del diseño y construcción del prototipo mediante la lista de cotejo del

“Instructivo para la Evaluación de Prototipos Didácticos” de la SEP-DGCFT (2005): Se encontró viable en todos los criterios de evaluación especificados.

Cuestionario (rúbrica) para validar los modelos y prototipos experimentales propuestos y los manuales para los docentes y estudiantes: Se encontró validado el prototipo como excelente en 75-83% y como muy bueno en 25-17 %.

El sistema establecido mostró eficiencia significativa al generar gastos hidráulicos alentadores ante posibles contingentes que exijan altos recambios o renovaciones de agua (100-300 %) lo cual constituye una competencia del componente profesional de acuacultura.

El diseño del prototipo y del manual de uso docente, mostraron su pertinencia y efectividad tanto en el ejercicio en el laboratorio como su positiva validación por los académicos a nivel de enseñanza del NMS y Superior.

Los resultados obtenidos con la guía de construcción y operación, validada y probada en el aula a nivel de laboratorio acuícola, demostraron ser una herramienta eficaz para el logro de la didáctica experimental.

Los logros reportados indican expectativas de crecimiento en las instalaciones brindando oportunidad de incrementar la capacidad para cultivos acuáticos en condiciones de laboratorio o para más estanques.

GRACIAS POR SU ATENCIÓN