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MOOC: COMPORTAMIENTO MECÁNICO DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR Katerine Gomez1, MSc. y Angela Chikhani 2, Ph.D. Universidad Simón Bolívar, Dpto. Tecnología Industrial, Venezuela, 1 [email protected] 2 [email protected] Resumen- El presente trabajo describe el objeto de aprendizaje I. INTRODUCCIÓN de código abie...

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MOOC: COMPORTAMIENTO MECÁNICO DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR Katerina Gomez

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MOOC: COMPORTAMIENTO MECÁNICO DEL SISTEMA CARDIOVASCULAR Katerine Gomez1, MSc. y Angela Chikhani 2, Ph.D. Universidad Simón Bolívar, Dpto. Tecnología Industrial, Venezuela, 1 [email protected] 2 [email protected] Resumen- El presente trabajo describe el objeto de aprendizaje de código abierto (OACA) o MOOC, (por sus siglas en inglés Massive Open Online Course), desarrollado para las practicas académicas universitaria, basado en un modelo de circuito eléctrico que simula el comportamiento mecánico del sistema cardiovascular. El modelo se fundamenta en la continuación del trabajo titulado “Modelos de sistemas fisiológicos: Sistema cardiovascular” (Gómez, 2006), que desarrolla un modelo eléctrico con significado fisiológico. Este permite el estudio tanto condiciones normales como patológicas del sistema cardiovascular, su importancia es que representa con fidelidad las diversas variables cardiovasculares y establece correspondencia entre los parámetros matemáticos y los parámetros fisiológicos, además de representar tanto la parte izquierda como la parte derecha del corazón con sus cuatro cavidades, todas las válvulas, la circulación venosa y la circulación arterial. Desde lo metodológico, el trabajo descrito se enmarca en una investigación aplicada. Por otra parte, este desarrollo servirá de herramienta educativa a estudiantes de educación universitaria en las aéreas: electrónica, eléctrica, biomedicina, bioingeniería y medicina, ya que permitirá, de forma no invasiva, poder evidenciar las graficas de presión, volumen y combinadas del comportamiento mecánico normal y patológico del sistema cardiovascular. Palabras Clave: Sistema cardiovascular, MOOC (Massive Open Online Course), OACA (objeto de aprendizaje de código abierto, Educación universitaria Abstract– This paper describes the MOOC (Massive Open Online Course), developed for academic practices, based on an electric circuit model simulating the mechanical behavior of the cardiovascular system. The model is based on the continuation of the work entitled "Models of physiological systems: cardiovascular system" (Gómez, 2006), which develops an electric model with physiological significance studying both normal and pathological conditions of the cardiovascular system, its importance is that it represents faithfully various cardiovascular variables and sets correspondence between mathematical parameters and physiological parameters, as well as representing both the left and right side of the heart with four chambers, all valves, venous blood flow and circulation. From the methodological work described is part of applied research. Moreover, this development will serve as an educational tool for students of university education in areas: electronics, electrical, biomedical, bioengineering and medicine, as it will, noninvasively, to show the graphs of pressure, volume and combined behavioral normal mechanical and pathological cardiovascular system. . Keywords-- cardiovascular system, MOOC (Massive Open Online Course), University education

I. INTRODUCCIÓN El presente trabajo describe el desarrollo de un MOOC (Massive Open Online Course) desarrollado para el estudio del comportamiento del sistema cardiovascular humano. El diseño del MOOC lo conforman cuatro unidades con una duración de ocho semanas en total. En este sentido, el desarrollo del modelo que soporta el proceso de aprendizaje, se fundamenta en el modelo desarrollado por Gómez (2006). Por otra parte, se desarrollo un MOOC dirigido a estudiantes con interés en aprender el funcionamiento mecánico del sistema cardiovascular, así pues, este puede ser de utilidad para estudiantes universitarios de las áreas de conocimiento en electrónica, eléctrica, biomedicina, bioingeniería, medicina y especialidades afines. A continuación, se describen los aspectos fundamentales del modelo.

II. DESCRIPCIÓN DEL MODELO El modelo empleado tiene un alto significado fisiológico pues permite estudiar tanto condiciones normales como patológicas del Sistema cardiovascular (véase figura 1).

Fig. 1. Modelo eléctrico, que representa la parte izquierda y derecha del corazón. (Adaptado de [1,2])

En el modelo descrito en la figura 1, se puede observar como intervienen los distintos aspectos considerados: CAD, compliance de la aurícula derecha; RVT, resistencia al flujo de la válvula tricúspide; VT válvula tricúspide; CVD, compliance del ventrículo derecho; RVP, resistencia al flujo de la válvula pulmonar; VP, válvula pulmonar; CCP, compliance de la

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circulación pulmonar; RFCP, resistencia al flujo de la circulación pulmonar; ISCP inercia de la sangre de la circulación pulmonar; RVCP, resistencia viscoelástica de las paredes de la circulación pulmonar; CAI, compliance de la aurícula izquierda; RVM, resistencia al flujo de la válvula mitral; VM, válvula mitral; CVI, compliance del ventrículo izquierdo; RVA resistencia al flujo de la válvula aórtica; VA, válvula aórtica; CCS, compliance de la circulación sistémica; RFCS, resistencia al flujo de la circulación sistémica; ISCS, inercia de la sangre de la circulación sistémica; RVCS, resistencia viscoelástica de las paredes de la circulación sistémica. En este mismo orden de ideas, el modelo desarrollado se basa en que representa con mayor fidelidad las diversas variables cardiovasculares y establece una mejor correspondencia de los parámetros matemáticos con los parámetros fisiológicos, además de representar tanto la parte izquierda como la parte derecha del corazón con sus cuatro cavidades, además de todas las válvulas, así como la circulación venosa y la circulación arterial. Debido a que las aurículas son cavidades cuya compliance (propiedad que tienen los vasos de dilatarse y contraerse ante una presión interna) es prácticamente constante las mismas se modelaron como capacitares fijos [3]. Así pues, las válvulas se simularon por un conjunto formado por un diodo y una resistencia, las arterias tanto de la circulación sistémica como de la circulación pulmonar son simuladas por un conjunto conformado por un capacitor, un inductor y una resistencia tomando como base modelos previos, donde el capacitor representa la compliance de la circulación y las resistencias representan la resistencia viscoelástica de las arterias y la resistencia al paso del flujo. En este modelo el sistema de alimentación se adapta a la curva de elastancia de los ventrículos con lo cual se garantiza un comportamiento más parecido al real (véase figura 2).

Tabla I. Significado de los símbolos del modelo descrito en la figura 2 (Adaptado de [1])

Fig. 2. Modelo eléctrico completo del Sistema Cardiovascular Humano

A continuación, la tabla I, contiene la descripción de los elementos descritos en el modelo de la figura 2.

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A. Programación del Modelo A objeto de generar un modelo computarizado se utilizó como herramienta de desarrollo GNU Octave. En este sentido, el GNU Octave es un lenguaje interpretado de alto nivel, destinado principalmente para los cálculos numéricos. Proporciona capacidades para la solución numérica de problemas lineales y no lineales, y para realizar otros cálculos numéricos. Esta herramienta también proporciona gráficas para la visualización y manipulación de datos. GNU Octave, se utiliza normalmente a través de su interfaz de línea de comandos interactiva, pero también se puede utilizar para escribir programas no interactivos. El lenguaje de Octave es muy similar a Matlab lo que permite que los programas sean fáciles de transportar de una herramienta a otra. La selección de GNU Octa versión 4.0.0, obedece a la intención de generar una herramienta de acceso abierto.

II. DESARROLLO DEL MOOC A. Fundamentación Teórica del MOOC Según McAuley, Stewart, Siemens y Cormier [4], los MOOC son un fenómeno en línea que han tomado impulso en los últimos años. Integran la conectividad de las redes sociales, mediante la facilitación de expertos reconocidos en el campo del estudio y una colección de recursos en línea de libre acceso. Quizás lo más importante, sin embargo, es que se basan en la participación activa de cientos de "estudiantes" que auto-organizan su participación de acuerdo con los objetivos de aprendizaje, los conocimientos previos, habilidades e intereses comunes. En este sentido, aunque se pueden compartir algunos de los aspectos de un curso normal, tales como: una línea de tiempo predefinido o temas semanales para un examen; un MOOC generalmente, no tiene requisitos previos que el acceso a Internet e interés, no hay expectativas predefinidos para la participación, y sin acreditación formal. Así pues, los OACA o MOOC, reducen las barreras de acceso a la información y al diálogo permitiendo a los individuos y la sociedad del conocimiento [4]. Gran parte de la innovación técnica en los últimos siglos ha permitido a la humanidad extenderse física y conceptualmente, así Internet, es una extensión cognitiva para la humanidad en las aplicaciones conectivas y de colaboración. Dicho de otra manera, Internet ofrece un modelo en el que la producción y reproducción del conocimiento se separa de los objetos físicos. Por otra parte, la información digital en cuanto a los costos de mano de obra y el material se reducen a casi nada. El concepto cultural de la propiedad intelectual viene de un

mundo en el que la información y la autoría fueron vistos como la creación de nuevas cosas. El intercambio abierto de los materiales del curso, las ideas y los procesos de construcción del conocimiento está creciendo en popularidad, como lo demuestra la iniciativa Open Course Ware del MIT. En este caso el retorno de la inversión, es obligar a los alumnos a la marca del MIT, en lugar de cobrar por la experiencia educativa. B. Construcción del MOOC Este MOOC o OACA, se programó en Octa 4.0.0, para permitir su distribución bajo los criterios de código abierto. Se diseñó para 8 semanas de duración. A continuación, se detalla cada uno de los módulos o unidades. 1. Bienvenida al MOOC (presentación, contenido, criterios de evaluación, descripción del MOOC) 2. Unidad 1: Descripción del modelo desarrollado y funcionamiento 3. Unidad 2: Implementación del Modelo y ejecución de casos 4. Unidad 3: formulación de proyecto 5. Unidad 4: análisis y discusión de resultados obtenidos mediante las redes sociales. Del mismo modo, cada unidad está estructurada como sigue: 1. Video de inducción a la Unidad o modulo 2. Área de comunicación asíncrona: o Cuenta de twitter #MOOCsistemacardiovascular o Foro de dudas o Foro de asistencia técnica 3. Área de comunicación síncrona: o Cuenta de hangout o Cuenta de chat 4. Material de referencia Básica 5. Material de referencia complementaria 6. Área de evaluación Todo el material se gestiona mediante el sistema Moodle, donde el único requisito para ingresar es el registro mediante una cuenta de correo.

III. CONCLUSIONES Llegado a este punto se evidencia la necesidad de enfrentar los factores que limitan la participación. Así pues, encontramos como los paradigmas educativos actuales. Aunque es imperante el avance de las tecnologías de información y comunicación, sin embargo, muchos docentes están renuentes a desprenderse de sus conocimientos y dejarlos en “libertad” en Internet.

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Otra limitación es la falta de acreditación o sello físico, lo que puede limitar la participación, tanto en términos de personas que perciben el curso como menos “serio”. No hace falta decir que la falta de familiaridad con las habilidades digitales dentro del MOOC va a limitar la participación. Lo mismo ocurrirá con la falta de acceso a las herramientas básicas necesarias para participar, en concreto una computadora y acceso de banda ancha y la falta de experiencia tanto con el software / plataformas y el contenido puede ser limitante. RECONOCIMIENTO Al Decanato de Investigación y Desarrollo de la Universidad Simón Bolívar y al Ministerio del Poder Popular para Educación Universitaria, Ciencia y Tecnología, a través del Observatorio Nacional de Ciencia, Tecnología e Innovación (Oncti), por el apoyo económico recibido. REFERENCIAS [1] Gómez., K., (2006). Modelos de sistemas fisiológicos: Sistema cardiovascular.Revista de la Facultad de Ingeniería Universidad Central de Venezuela. Rev. Fac. Ing. UCV v.21 n.3 Caracas sep. 2006 [2] Gómez k., d. Alessandro a. J., Sánchez g., Rodríguez M. (2001) «Propuesta de un modelo del Sistema Cardiovascular Humano». III Congreso de la Sociedad Venezolana de Física, Universidad Simón Bolívar. 10 -14 de Diciembre de 2001. El artículo fue publicado posteriormente en la Revista Mexicana de Física. Volumen 49. Suplemento 3, Noviembre de 2003. pp. 33- 35. [3] Gómez K. (2002) «Evaluación de modelos del comportamiento mecánico del Sistema Cardiovascular Humano. Propuesta de un modelo». Trabajo de Grado presentado en la Universidad Simón Bolívar para optar por el Título de Magíster en Ingeniería Biomédica. [4] McAuley, A., Stewart, B., Siemens, G., y Cormier, D., (2010). THE MOOC MODEL FOR DIGITAL PRACTICE. Disponible en: http://www.davecormier.com/edblog/wpcontent/uploads/MOOC_Final.pdf

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