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USO DE SOFTWARES ESPECÍFICOS PARA EL APRENDIZAJE EFECTIVO DE LA
MEJORA VEGETAL
Ana FITA, Adrián RODRIGUEZ-BURRUEZO, Jaime PROHENS, Nestor TARIN
Escuelta Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos, Departamento de Biotecnología-Área Genética,
Universidad Politécnica de Valencia
Resumen
La experimentación es de gran ayuda para el aprendizaje efectivo en las ciencias
experimentales. Sin embargo, no siempre es posible realizar prácticas adecuadas por
falta de recursos o tiempo. Esto ocurre en Mejora Vegetal, ya que los programas de
mejora genética pueden durar varios años, siendo imposible realizar prácticas
completas. En consecuencia, los alumnos no adquieren la visión del proceso completo
y les resulta difícil entender la importancia de ciertos pasos, o la mecánica de estos
programas. Las nuevas tecnologías proporcionan una solución a este problema a
través de los programas de simulación. El objetivo del presente trabajo es mejorar el
aprendizaje de un programa de Mejora Vegetal a través de un simulador. Para ello se
diseñó un software llamado ‘Retromelon’, en el que el alumno puede ir realizando
todos y cada uno de los pasos de un programa de mejora por retrocruzamiento en
melón (selección de parentales, polinizaciones, evaluación y selección). De esta
manera el alumno experimenta cómo se hace un programa de mejora, así como los
pros y contras de sus decisiones. Esta herramienta se está utilizando desde hace dos
cursos en las aulas con resultados muy satisfactorios.
Palabras Clave:
1.
aprendizaje efectivo, simulación, Mejora Vegetal
Introducción
Las asignaturas de Genética y Mejora Vegetal de la Escuela Técnica Superior del Medio Rural y
Enología, y, Genética y Mejora de la Escuela Técnica Superior de Ingenieros Agrónomos son
asignaturas de una carga teórica media y con un gran valor de las clases prácticas. Estas
asignaturas se dividen en dos bloques claramente diferenciados: un primer bloque de Genética,
en la que se estudian los conceptos básicos de la herencia y un segundo bloque de Mejora
Vegetal, en la cual se aplican los conocimientos anteriores para entender los procesos y
programas de Mejora Vegetal. Si bien para la primera parte existen muchas prácticas fácilmente
realizables en un laboratorio, incluso con un número elevado de alumnos, no ocurre lo mismo para
la parte de Mejora. Cualquier programa de Mejora Vegetal se prolonga durante varios años en el
mejor de los casos, llegando hasta 5-10 años [1]. Por este motivo resulta imposible realizar una
práctica completa de estas aplicaciones en un cuatrimestre y sólo se pueden realizar procesos
parciales del programa de mejora como, por ejemplo, polinizaciones artificiales. En este contexto,
en los años que hemos impartido la asignatura se ha observado que los conceptos prácticos
asociados a la mejora de plantas no se entienden con plenitud. Esto es debido a que cada vez los
alumnos están más alejados de la realidad agrícola y desconocen los ciclos de cultivo. Sin una
práctica ilustrativa son incapaces de abstraerse y adquirir la visión del mejorador. En general, esta
dificultad es común en la enseñanza de ciencias experimentales, en la que sin una visualización y
experimentación por parte de los alumnos resulta difícil comprender las implicaciones reales de lo
que se explica en teoría. Es importante conocer las dificultades de aprendizaje, tanto de tipo
conceptual como de tipo procedimental, a las que se enfrentan los alumnos de estas materias
para conseguir un aprendizaje efectivo [2].
Las nuevas tecnologías de información y comunicación (TICs) son herramientas extremadamente
útiles en el binomio enseñanza-aprendizaje. El diseño e implementación de nuevos recursos
didácticos permite integrar conocimientos y procesos en un soporte de fácil acceso para el
alumno. Los programas de simulación son comunes en la educación científica [3]. Sin embargo,
en el caso concreto de la Mejora Vegetal, no existen estos programas de simulación. Con el
objetivo de atenuar esta carencia y mejorar el aprendizaje del diseño y desarrollo de programas de
Mejora Vegetal se ha desarrollado un programa de simulación llamado ‘Retromelon’.
2.
Metodología
2.1
Funcionamiento del software ‘Retromelon’
El software ‘Retromelon’ simula uno de los programas de mejora más empleado por lo
mejoradores, el retrocruzamiento. Este tipo de programa es útil para introducir un gen de interés
(o unos pocos) procedente de un parental donante, usualmente con malas características
agronómicas, en un parental receptor con buenas características agronómicas pero que carece
del gen o genes de interés. El ejemplo más usual es la mejora para la resistencia a enfermedades,
pues el control genético suele ser monogénico y el parental donante suele ser alguna especie
silvestre relacionada con la forma cultivada que queremos mejorar. De esta forma el material de
partida es un parental con buenas características agronómicas pero con susceptibilidad a la
enfermedad que cruzamos con el parental donante.
A
B
C
Fig. 1 Programa ‘Retromelon’. A. Zona de elección de parentales y número de individuos en la
población descendiente. B. Plantas descendientes. C. Características en cuanto a resistencia y
calidad de la planta seleccionada.
El software ‘Retromelon’ se ha diseñado en lenguaje VisualBasic.net. El programa consta de una
interfaz en la cual se pueden elegir en cada paso los parentales para hacer el cruce y el número
de plantas de la descendencia (Figura 1). El programa permite elegir el tipo de control genético del
gen que queremos introducir ya que esto va a incidir en el planteamiento de los cruces. Una vez
seleccionado el tipo de control genético (gen recesivo o dominante) y realizado el primer cruce
(parental donante por parental receptor o recurrente) aparece la primera generación filial. En esta
generación se pueden visualizar las plantas y elegir las plantas que actuarán de parentales para la
generación siguiente. El alumno debe de este modo elegir las plantas parentales, tal y como lo
haría un mejorador, según parámetros de selección: i) incorporación de la resistencia y ii)
recuperación de las características agronómicas, fundamentalmente producción y calidad
organoléptica de los frutos. Estos parámetros se pueden visualizar haciendo clic en cada una de
las plantas de la descendencia (Figura 2). Para cada planta en concreto el programa mostrará su
grado de resistencia y su grado de recuperación de las características de fruto del parental
recurrente. El hecho de que, en principio, la apariencia de todas las plantas de cada descendencia
sea igual y que sólo haciendo clic sobre cada una de ellas se pueda saber su nivel de resistencia
y la apariencia del fruto, no es casual. Esto se programó así para incidir en que el mejorador debe
evaluar las plantas una por una en cada ciclo de selección. Este paso que parece trivial consume
la mayor parte de los recursos empleados en los programas de mejora tanto de tiempo como
monetarios. Por ello, resultaba imprescindible incidir en ello aunque fuera haciendo que el alumno
tenga que hacer clic en cada una de las plantas.
En el programa hemos utilizado como ejemplo plantas de melón afectadas por una enfermedad de
las raíces. Cuando una planta es susceptible muestra unas raíces muy lesionadas y cuando es
resistente muestra unas raíces sanas y vigorosas, también los frutos de cada planta son
diferentes. Las fotos se han tomado de un programa real de retrocruzamiento para la introducción
de resistencia al hongo fitopatógeno Monosporascus cannonballus Pollack et Uecker en la
variedad susceptible de melón Piel de Sapo [4].
Fig. 2 Diferencias en cuanto a resistencia y fruto entre dos plantas de la misma generación de
retrocruzamiento. El alumno debe seleccionar la planta que le convenga, para ello el alumno
“evaluará” cada una de las plantas.
El alumno puede ir probando diferentes opciones. El software no deja corregir errores, por lo tanto
si se selecciona mal a los parentales y se ha realizado el cruzamiento, el alumno sólo verá los
resultados en la siguiente generación, como ocurriría en la realidad. Este hecho es importante ya
que en la mejora real es crucial conocer bien los materiales con los que se trabaja y saber
exactamente lo que se está haciendo. Un error en la realidad puede echar a perder el trabajo de
varios años. Si el alumno pierde la mejora realizada por realizar mal los cruzamientos puede
volver a empezar tantas veces como desee.
Por último, el programa incluye la generación de un informe final (Figura 3), diseñado con
Crystalreports, en el que el alumno puede ver cuantos ciclos de cultivo ha necesitado para
alcanzar un grado de mejora determinado. Esta visualización final es de especial interés ya que el
alumno puede observar el tiempo real que le puede costar un programa de mejora. Por otro lado
este informe final es una herramienta útil para observar el avance de la mejora en términos de
consecución de los objetivos de resistencia y calidad.
Fig. 3 Informe final sobre todo el proceso.
2.2
Metodología
Este programa se utiliza fundamentalmente en las asignaturas de Genética y Mejora, de la
titulación de Ingeniero Agrónomo, y Genética y Mejora Vegetal, de la titulación Ingeniero Técnico
Agrícola especialidad Hortofruticultura y Jardinería. Estas asignaturas tienen una carga teórica de
3 créditos y una carga práctica de 3 créditos. El número de alumnos está entre 80-150 lo que
limita bastante el tipo de prácticas que se puede realizar. Las sesiones de prácticas son
semanales y duran 2 horas.
Tras explicar la teoría sobre el retrocruzamiento en clase, se realiza una práctica en la cual los
alumnos utilizan el programa. Al inicio de la práctica se realiza un esquema sobre los dos tipos de
programa de retrocruzamiento que se puede realizar, con un gen dominante o con un gen
recesivo. De esta manera se sitúa al alumno y se repasa lo que se explicó en teoría.
Posteriormente, se explica el funcionamiento del programa y se pide a los alumnos que realicen
varias pruebas anotando los pasos que van siguiendo. En función de estos pasos deben explicar
los resultados obtenidos en el informe final. Es importante que los alumnos realicen varios
ensayos para que prueben todas las opciones posibles y observen sus consecuencias. Después
se analizan en grupo los resultados obtenidos reflexionando sobre todo el proceso.
3.
Resultados
La utilización de esta herramienta en clase resulta de gran interés pues al simular todos los pasos
del programa de mejora (por ejemplo: polinizaciones artificiales, comprobación y evaluación de la
descendencia, selección y fijación de la resistencia) el alumno es capaz de observar qué ocurre en
cada paso del programa de mejora, siendo capaz de asimilar y entender los objetivos y las
consecuencias de las decisiones del mejorador, comprendiendo de este modo mucho mejor todo
el proceso.
La experimentación de cómo hacer un programa de mejora les da más experiencia sobre lo que
van a encontrar al incorporarse al mundo laboral. Los alumnos que han utilizado esta herramienta
en clase mostraron un nivel mayor de entendimiento de las implicaciones reales de la Mejora
Vegetal. Por otro lado, al realizar una tarea más próxima a la realidad los alumnos se sintieron
más motivados ya que ver la utilidad profesional de lo que se explica en teoría es una de las
fuentes fundamentales de motivación para los alumnos [5]. Otra clave fundamental de la
motivación es poder probar sin riesgo, es decir, los alumnos pueden repetir el proceso tantas
veces como quieran sin tener la obligación de hacerlo bien a la primera. Esta posibilidad aumenta
las opciones de éxito de una tarea, lo que la convierte en más motivadora.
En el contexto actual de la enseñanza universitaria es fundamental disponer de herramientas que
permitan al alumno desarrollar las competencias propias de su futura profesión y de su papel
como ciudadano [6]. En este sentido otra de las ventajas que presenta la utilización de
simuladores en la enseñanza de la Mejora Vegetal es que ejercitan realmente la capacidad de los
alumnos de desarrollar programas de mejora en su futuro profesional. Entre otras capacidades
desarrolladas o fomentadas con el uso del software ‘Retromelon’ se pueden citar: toma de
decisiones, evaluación, conocimiento de las implicaciones del trabajo, etc.
Hasta el momento el software se ha desarrollado únicamente para un programa de
retrocruzamientos. Sin embargo, dada la buena acogida del mismo y el claro beneficio que aporta
al aprendizaje de la asignatura, queremos desarrollar nuevos simuladores. En estos programas se
podrían introducir otros programas de Mejora Vegetal como son: la selección masal, la selección
genealógica, la mejora de plantas de propagación asexual, la selección por aptitud combinatoria
general o específica, etc. Con este tipo de simuladores se podría aumentar la calidad de las
prácticas de las asignaturas de Mejora Vegetal.
4.
Referencias
[1]
CUBERO J.I. “Introducción a la mejora genética vegetal”. Ed. Mundi Prensa, 2003
[2]
BAIN K. “Lo que hacen los mejores profesores universitarios”. Publicaciones de la
Universidad de Valencia, 2007, 229 p
[3]
PONTES A.; MARTÍNEZ P.; CLIMENT M.S. “Utilización didáctica de programas de
simulación para el aprendizaje de técnicas de laboratorio en ciencias experimentales”.
Anales de la Real Sociedad Española de Química, 2001, Julio-Septiembre 44-50.
[4]
FITA A.. “Genética del sistema radicular del melón (Cucumis melo L. ) y mejora de la
resistencia al colapso”. Tesis Doctoral. Universidad Politecnica de Valencia, 2007
[5]
RUIZ J.C.; FITA A.; MESTRE E.M.; MONSERRAT J.F.; MOLTÓ G, POVEDA MC,
RODRIGUEZ C. “Experiencias de motivación a los alumnos de enesañanza universitaria
técnica y artística”. Actas del XVI Congreso Universitario de Innovación Educativa en las
Enseñanzas Técnicas, 2008
[6]
YÁNIZ C.; VILLARDÓN L. “Planificar desde competencias para promover el aprendizaje”.
Cuadernos monográficos del ICE, 2006, núm 12.