Perspecti vas desde la ciencia 1

erspectivas

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desde la ciencia

La importancia de la investi-gación en Ecuador

Es necesario que la universidad ecuatoriana asuma algunos desafíos para estar en capacidad de desarrollar investigación de calidad, entre ellos: incrementar el número de docentes a tiempo completo; formación de sus docentes en doctorados de investi-gación y creación de una “masa crítica de investigadores”.

N 0 8 - A Ñ O 2 - E N E R O D E 2 0 1 2

La investigación científica en el

Ecuador

Un nuevo modelo académico en marcha

La UNESCO (1998) ha expresado que la Educación Superior debe “propiciar el aprendizaje perma-nente y la construcción de las competencias adecuadas para contribuir al desarrollo cultural, social y económico de la sociedad“, es decir, la universidad debe dar una respuesta objetiva a estos desafíos.

Impacto de los centros F sobre propiedades foto-electroquímicas en hematita

El origen del aumento de conver-sión fotón-corriente se debe a la presencia de los centros F en el mineral hematita.

Más del 50% de la investiga-ción científica que se publica en revistas indexadas por ISI® es realizada por universidades (5 públicas y 4 privadas), centros de investigación priva-dos (3) y 1 hospital privado.

Perspectivas desde la ciencia

Publicación de la UTPL

Enero/2012

Consejo Editorial

• Dr.SantiagoAcosta

Vicecanciller

• Ph.D.JuanPabloSuárez

DirectorGeneraldeInvestigación

• Mgs.FannyAguirre

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Interinstitucionales

• Mgs.KarinaValarezo

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La importanc ia de la invest igac ión en Ecuador

2 Perspectivas desde la ciencia

Dr.JuanPabloSuárez,DirectorGeneraldeInvestigacióndelaUTPL

Desarrollar una investigación que sirva a la sociedad y que responda a sus necesidades no es una tarea fácil. En el contexto mundial una parte importante de los esfuerzos investigativos se concentran en obtener conocimiento “patentable” y en la búsqueda de publicaciones de “alto impacto” que muchas veces solo responden a los intereses de grandes empresas o a las prioridades definidas por los gobiernos desde ópticas muy particulares. Esto ha tenido como consecuencia positiva, especialmente en las últimas décadas, el crecimiento “explosivo” de ciertos campos del conocimiento. Sin embargo, también como afecto negativo se ha dejado de lado, o al menos no es el criterio principal, buscar la respuesta a las necesidades de la sociedad.

¿Qué papel debe jugar la universidad? Desarrollar investigación que sirva a la sociedad implica dar respuestas a las necesidades de la sociedad, pero también apoyarse en sus potencialidades. Por ejemplo, el gran potencial que tiene la biodiversidad ecuatoriana. Este recurso se puede convertir en una poderosa herramienta para generar bienestar en nuestro entorno y además constituirse en una alternativa válida frente a las actividades extractivas. Sin embargo, también es necesario que la universidad asuma algunos desafíos para estar en capacidad de desarrollar investigación de calidad, en este sentido la Universidad Técnica Particular de Loja (UTPL) ha venido impulsando varias acciones: (i) incrementar el número de docentes a tiempo completo; (ii) formación de sus docentes en doctorados de investigación, (iii) creación de una “masa crítica de investigadores”; (iv) mejoramiento de la infraestructura en los centros de investigación; entre otros.

Perspecti vas desde la ciencia 3

La acción de investi gar es inherente al ser humano y le proporciona una metodología efi caz para lograr su pro-greso en diversos campos. Una mirada cientí fi ca tanto en las ciencias experimentales como experienciales le permite al ser humano indagar en profundidad y en-contrar respuestas a sus principales necesidades vitales, psicológicas y espirituales. El desarrollo cientí fi co de los últi mos siglos en el ámbito experimental, ha cambiado totalmente la visión del ser humano y su entorno; pro-porcionándole por un lado comodidad y calidad de vida y, por otro, riesgo a su propia supervivencia; en defi ni-ti va, la ciencia puede potenciar el desarrollo de una so-ciedad o desmejorarla, la ciencia puede construir, pero también destruir.

Goldman afi rma que la tecnología no solo le proporcio-na progreso material a la persona; sino también una se-rie de valores intangibles como seguridad, independen-cia, variedad, creati vidad, entre otras. A su vez afi rma que el progreso y las nuevas tecnologías ti enen efectos sobre los valores culturales e incluso espirituales de la sociedad. Todas las sociedades desarrolladas presen-tes han basado su evolución cultural y social en el de-sarrollo cientí fi co y tecnológico. Ecuador no quiere ser la excepción y ha plasmado en sus planes de desarrollo la necesidad de fortalecer la ciencia, la tecnología y la innovación.

El Programa de las Naciones Unidas para el Desarrollo afi rma que Ecuador posee un índice de desarrollo huma-no de 0,720 en 2011, por encima de la media mundial, por debajo de la media regional y levemente inferior a los países catalogados como de desarrollo humano alto. Una posible explicación para este relati vamente buen comportamiento, en cuanto al desarrollo humano, es su gran potencial de venta de materias primas al exterior; que, sin embargo, se contradice, al igual que sus veci-nos de la región andina, con un muy modesto desarrollo cientí fi co tecnológico, que se corrobora con los últi mos datos con los que se cuenta en cuanto a inversión en Investi gación y Desarrollo, 0,15% del PIB en 2007 .

En nuestro país, más del 50% de la investi gación cientí fi -ca que se publica en revistas indexadas por ISI® es reali-zada por universidades (5 públicas y 4 privadas), Centros de Investi gación privados (3) y 1 hospital privado, tal como se verifi ca en la tabla 1, en donde se resume el nú-mero de artí culos publicados entre los años 2005-2011 en Ecuador e indexados por ISI.

Según la tabla 2, la principal temáti ca de investi gación en la que se ha publicado es la fí sica, seguida de la ecolo-gía y la salud pública. Luego aparecen como campos de interés, la biodiversidad y la geodiversidad, la medicina tropical y la obstetricia. Lo cual indica preliminarmente que las investi gaciones realizadas están orientadas fun-damentalmente a las ciencias básicas y a la catalogación de la enorme riqueza de biodiversidad con la que cuen-ta el país, con algún interés en temas sanitarios locales. Otra conclusión preliminar que se puede extraer es la ausencia de temas producti vos asociados a la investi ga-ción, por ejemplo, la biotecnología no aparece dentro de los diez primeros campos de investi gación del país.

Tabla 1. Producción cientí fi ca en universidades y cen-tros de investi gación ecuatorianos entre 2005-2011.

UNIVERSIDADNo.

Artí culos% total

UNIVERSIDAD SAN FRANCISCO QUITO 310 13,8

PONTIFICIA UNIVERSIDADCATÓLICA DEL ECUADOR 195 8,7

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL 140 6,3

CHARLES DARWIN FDN 78 3,5

CHARLES DARWIN RES STN 68 3,0YANAYACU BIOLOGICAL STATION 68 3,0

UNIVERSIDAD CENTRAL DEL ECUADOR 66 2,9

UNIVERSIDAD DE CUENCA 50 2,2UNIVERSIDAD CATÓLICA SANTIAGO GUAYAQUIL 50 2,2

UNIVERSIDAD TÉCNICA PARTICULAR DE LOJA 45 2,0

ESCUELA SUPERIOR POLITÉCNICA DEL LITORAL 44 2,0

HOSPITAL METROPOLITANO 31 1,4

UNIVERSIDAD DE GUAYAQUIL 31 1,4

Otras insti tuciones 47,5

Fuente: ISI Web of Knowledge.

ACTUALIDAD

La invest igac ión c ient í f ica en e l E cuadorOmarMalagónAvilésProfesorInvestigadordelaUniversidadTécnicaParticulardeLoja

4 Perspectivas desde la ciencia

Tabla 2. Producción científica por categorías en Ecuador entre 2005-2011.

CategoríaNúmero de

artículos% de

artículos

Física multidiscipli-naria

198 8,83

Ecología 168 7,49

Salud pública y ocu-pacional

150 6,69

Ciencia de las plantas 116 5,17

Zoología 108 4,82

Geociencias 105 4,68

Ornitología 98 4,38

Ciencias ambientales 92 4,10

Medicina tropical 87 3,89

Ginecología y obste-tricia

75 3,35

OTROS CAMPOS 46,61

Fuente: ISI Web of Knowledge.

Otra información relevante que podemos extraer es el número de publicaciones anuales sobre Ecuador. Como se observa en el gráfico 1, en 2009 se alcanzó un máximo, pero luego se presentó un descenso para el año 2011 a niveles de 2007. Este efecto es debido probablemente al sesgo que algunos de los campos de investigación intro-ducen en la cuenta de publicaciones y a la finalización de proyectos de investigación que provocaron esta caí-da. En la comparación de datos con la vecindad, Ecuador no sale con una buena calificación, pues en 2011 alcanza apenas casi 23 publicaciones por millón de habitantes, quedando por arriba únicamente de Bolivia y bastante lejos de Colombia (líder en la subregión), Chile y, desde luego, Estados Unidos.

Desde luego la investigación científica no es suficiente para que se genere un desarrollo armónico y equitativo en nuestra sociedad. Sin embargo es un “termómetro” que mide cuanto nos preocupamos por el progreso y las

oportunidades que nuestro territorio nos brinda. Si lo medimos en términos de temperatura podríamos decir que la situación actual de la investigación en Ecuador es más bien fría con tendencia a glacial. Esperemos que iniciativas públicas y privadas promuevan una mayor cultura de la investigación y, por supuesto, estabilidad y recursos, no solo económicos, para alentar a que la comunidad científica ecuatoriana tenga una mayor inci-dencia en el desarrollo de su sociedad.

Gráfico 1. Producción científica en Ecuador entre 2005- 2011.

Fuente: ISI Web of Knowledge.

Tabla 3. Producción científica comparada año 2011.

PaísTotal

publicaciones 2011

Publicaciones por millón de

habitantes 2011

Estados Uni-dos

436985 1415,36

Chile 5390 309,72

Colombia 2774 60,96

Venezuela 1014 35,17

Perú 774 25,66

Ecuador 330 22,78

Bolivia 211 20,24

Fuente: ISI Web of Knowledge

Publicaciones por año

Perspecti vas desde la ciencia 5

El presente artí culo estudia uno de los defectos electró-nicos en mineral de hemati ta (fórmula química α−Fe2O3) que es uno de los minerales más comunes en la ti erra. Este material posee característi cas únicas, es requerida su uti lización en varias aplicaciones de alta tecnología, tales como sensores de gas , baterías de liti o , dispositi -vos electrónicos de alta temperatura , procesos de foto-oxidación de agua , entre otros.

Se conoce que la presencia de diferentes defectos e im-purezas en los materiales altera sus propiedades. Uno de los defectos más comunes en los cristales óxidos es el centro F. Un centro F (F de farbe: “color” en alemán) es un ti po de defecto cristalográfi co en que se llena una vacancia atómica en un cristal por uno o más electrones, dependiendo de la carga del átomo que falta en el cristal (fi gura 1). Centro F es un defecto nati vo, es decir, siempre está presente en un material óxido.

Figura 1. Centro F en hemati ta es un defecto que com-prende de dos electrones atrapados en la vacancia de un ion de oxígeno.

Dentro del Grupo de Fisicoquímica de Materiales de la UTPL se realizó un estudio exhausti vo del centro F en he-mati ta mediante el soft ware CLUSTERD. La simulación de este sistema demostró que los átomos cercanos al defecto puntual modifi can sus posiciones para reducir la energía total del sistema. La geometría opti mizada se muestra en la fi gura 2.

Figura 2. Geometría del equilibrio de centro F en hemati -ta: los oxígenos, debido a la atracción electroestáti ca se acercan mientras los átomos de hierro se alejan respecto al defecto.

Figura 3. Estructura de las bandas de energías de la hemo-ti ta para antes de introducir el centro F.

INVESTIGACIÓN

Impacto de los defec tos e le c t rón i cos sobre prop iedades foto-e lec t roqu ími cas en hemat i ta

(100)

(010

)

ArvisStashansInvestigadordelgrupodeFísicoQuímicadematerialesUTPL

6 Perspectivas desde la ciencia

De acuerdo con los cálculos realizados, la presencia del centro F induce un nivel local energético situado aproxi-madamente a 0.8 eV (eV = electronvoltio) sobre el bor-de de la banda de valencia alta y estados desocupados dentro de la banda de conducción relacionados a este centro. Se puede calcular transiciones electrónicas des-de dicho nivel (estado fundamental) a los dos estados desocupados (ver figura 4).

Las transiciones se calculan realizando excitaciones del electrón presente en el nivel cerca de la banda de valen-cia a cada uno de los dos estados desocupados dispo-nibles. Resultado de las transiciones (representadas por las flechas en figura 4) son energías de absorción debido al centro F.

Los valores de estas energías fueron obtenidas dentro del software CLUSTERD iguales a 0,9 eV (1380 nm) y 3,6 eV (345 nm), respectivamente. Si bien el valor de 0,9 eV no se ha reportado hasta ahora en la bibliografía cientí-fica, el segundo valor de 3,6 eV (o 345 nm) parece tener una importancia extraordinaria en las mediciones expe-rimentales foto-electroquímicas realizadas en hematita.

De acuerdo con los experimentos realizados, el 7,8 de esta energía se atribuye al movimiento de electrones li-bres que evita una recombinación inmediata entres los electrones y huecos en este material. En consecuencia se aumenta notablemente (alrededor de 100 veces) la efi-ciencia de conversión fotón-corriente. El origen de este mejoramiento de eficiencia es desconocido de acuerdo con los trabajos experimentales.

Nuestro artículo permite colaborar con los datos expe-rimentales explicando el origen del aumento de la efi-ciencia de conversión fotón-corriente. La idea principal, proveniente de nuestra investigación, es que los electro-nes libres presentes en hematita son atrapados por las vacancias de oxígeno que forman centros F.

Debido a este proceso, los electrones dejan de ser libres (centro F = electrón atrapado) y, por lo tanto, no pue-den participar en la recombinación con los huecos libres también presentes en este material. Eso permite cierta acumulación de electrones (carga negativa) que aumen-ta la eficiencia de conversión fotón-corriente. La conclu-sión principal, por lo tanto, es: el origen del aumento de

conversión fotón-corriente se debe a la presencia de los centros F en el mineral hematita.

Figura 4. Cálculo de las energías de absorción como transiciones electrónicas desde el estado fundamental a dos estados excitados del centro F da como resultado valores de 0,9 eV (1380 nm) y 3,6 eV (345 nm), respec-tivamente.

Conclusiones

El presente trabajo demuestra que los métodos avanza-dos de modelación químico-cuántica son muy confiables en estudio de sistemas cristalinos complejos y pueden no solamente reproducir datos experimentales sino pre-decir y explicar nuevos fenómenos y propiedades en los materiales.

El estudio realizado de los centros F en hematita ofrece una importante conclusión los centros F podrían ser el origen del fuerte agotamiento de electrones, provocan-do así la evasión de una recombinación inmediata elec-trón-hueco en la hematita.

En consecuencia, esto conduce a la separación de carga en las mediciones foto-electroquímicas y los valores ele-vados de la eficiencia de conversión fotón-corriente.

Banda de valencia

Banda de conducción

3.6 eV 0,9 eV

Perspecti vas desde la ciencia 7

Un nuevo modelo académico en marcha

DIVULGACIÓN

Los organismos internacionales, como la UNESCO (1998), han expresado que la educación superior debe “propi-ciar el aprendizaje permanente y la construcción de las competencias adecuadas para contribuir al desarrollo cultural, social y económico de la sociedad“, es decir, la universidad debe dar una respuesta objeti va a los desa-fí os de un ti empo caracterizado por el cambio.

Por otro lado, las exigencias actuales de la sociedad del conocimiento consti tuyen una constante preocupación en la formación de los estudiantes universitarios que se preparan en la Universidad Técnica Parti cular de Loja en sus modalidades presencial y a distancia, es por ello que conti nuamente se generan un conjunto de acciones y procesos orientados a lograr la calidad como una condi-ción necesaria que permita generar confi anza, perti nen-cia, y movilidad al sistema académico.

Con estas consideraciones, a parti r del período académi-co Octubre/2007- Febrero /2008, la modalidad presen-cial de nuestra universidad puso en vigencia el sistema de créditos académicos UTPL-ECTS. Basados en esta ex-periencia, se analizó ampliamente la puesta en marcha de este nuevo modelo en la modalidad abierta y a dis-tancia que, en la actualidad, ya está en funcionamiento y que consti tuye un importante reto insti tucional. A esto se sumó la decisión del Consejo Nacional de Edu-cación Superior CONESUP a través del Reglamento Codi-fi cado de Régimen Académico del Sistema Nacional de Educación Superior de fecha 22 de enero de 2009 que dispone que las universidades del país armonicen su nor-mati va interna con el contenido del nuevo reglamento, el cual incluyó obligatoriamente el crédito académico como la unidad de medida del trabajo académico del es-tudiante.

El sistema de créditos académicos UTPL-ECTS, basado en el sistema europeo de transferencia y acumulación de créditos ECTS (European Credit Transfer System), nos da la posibilidad de ubicarnos en un escenario globali-zado, asegura una educación interdisciplinaria, facilita la movilidad académica fí sica o virtual de los estudiantes y el reconocimiento académico, identi fi cando un lenguaje estándar al momento de validar los estudios en las dife-rentes universidades.

El planteamiento educati vo del modelo UTPL-ECTS se centra en el alumno y en lo que éste aprende; procura inspirar un estudio a lo largo de la vida a través del aprendizaje por competencias, con el apoyo de un equi-po docente y de tutoría, materiales, recursos didácti cos y las nuevas tecnologías.

Los créditos académicos ti enen que responder a la nece-sidad de una formación más fl exible y democráti ca para que las personas que ingresan a la formación profesio-nal aprendan a aprender y a desarrollar competencias que les permitan competi r en un mundo laboral diverso, fl exible y difí cil. Los créditos académicos que el estu-diante a distancia irá acumulando en el transcurso de la carrera involucra: aprendizaje autónomo (estudio perso-nal), tareas de investi gación, interacción en el Entorno Virtual de Aprendizaje (EVA), parti cipación en tutorías, videoconferencias y otros eventos académicos (jor-nadas, seminarios, cursos y congresos avalados por la UTPL), prácti cas académicas, pasantí as preprofesionales y de vinculación con la colecti vidad; acti vidades de eva-luación; así como la realización del trabajo de ti tulación, esto con la fi nalidad de conseguir la acreditación fi nal del estudiante como profesional en las diferentes ramas que se ofertan.

El modelo UTPL-ECTS defi ne la competencia como el conjunto de acti tudes, habilidades y conocimientos que el alumno adquiere e incorpora según sus característi -cas personales y experiencias laborales con criterio de integralidad y que se manifi estan en el desempeño de la acti vidad profesional. Las competencias no se forman en una o varias asignaturas, sino que consti tuyen el pro-ducto fi nal de la integración curricular.

El modelo contempla dos ti pos de competencias: gené-ricas y específi cas.

Competencias genéricas, aquellas capacidades (acti tu-des, habilidades y conocimientos) comunes a todas las profesiones que se ofrecen en la UTPL. Consti tuyen una parte fundamental del perfi l que el estudiante debe de-sarrollar durante su formación.

Competencias específi cas, propias de la ti tulación, apor-tan a la cualifi cación específi ca para la profesión, dándo-le consistencia social y profesional al perfi l formati vo.

Dra. Elsa CárdenasDocenteInvestigadoradelaUniversidadTécnicaParticulardeLoja

8 Perspecti vas desde la ciencia

El programa formati vo para el desarrollo de las compe-tencias enunciadas integra cinco ámbitos o bloques de asignaturas: formación básica (10%); genéricas de carre-ra (15%); troncales (35%); complementarias (10%); libre confi guración (10%); y, además, el prácti cum que com-prende las pasantí as preprofesionales y de vinculación con la colecti vidad (20%).

• Formación básica (10%) es aquella que la UTPL considera fundamental para todo profesional. Son asignaturas que deben ser aprobadas por los alumnos de las diferentes carreras de la universidad: Me-todología de Estudio, Realidad Nacional y Ambiental, Expresión Oral y Escrita, Antro-pología, Éti ca, Com-putación y Jornadas de Investi gación Te-máti ca y Formación Espiritual.

• Genéricas de carrera, (15%) son comunes a toda el área de for-mación profesional a la que pertenece una carrera (áreas admi-nistrati va, biológica, socio humanísti ca y técnica). Estas asig-naturas consti tuyen la base para la forma-ción del estudiante en su área profesional y contribuyen a obte-ner las competencias genéricas.

• Troncales (35%) son asignaturas que pro-porcionan la forma-ción específi ca y propia de la carrera, potencian el logro de competencias específi cas para la forma-ción del futuro profesional.

• Complementarias (10%) materias que contribu-yen a la formación de competencias de la carrera. Complementan y enriquecen el perfi l profesio-nal.

• Libre confi guración (10%) asignaturas y acti vida-des que el estudiante selecciona de una gama de opciones que ofrece la universidad, guiándose por sus intereses y moti vaciones personales.

• Prácti cum: pasantí as preprofesionales y de vin-culación con la colecti vidad y prácti cum acadé-mico (20%) que completan la formación profe-sional de la carrera, posibilitando al estudiante un espacio para relacionarse con el campo labo-ral en el ámbito de su futura profesión.

Es innovador, dentro del programa formati vo, la intro-ducción del prácti cum, el mismo que se ha enfocado en acercar a nuestros estudiantes al conocimiento de la realidad laboral en el ámbito de su formación profesio-

nal; por lo tanto, apoyará la formación integral a través de acti vidades prácti cas, el desarrollo del trabajo en equipo, esti mulando su es-píritu críti co y la capacidad de tomar decisiones.

Además, la planifi cación del prácti cum en el modelo académico signifi ca recono-cer y validar mediante un proceso debidamente, las competencias adquiridas por nuestros estudiantes en ambientes laborales relacionados con el ámbito de formación profesional, donde se pone en juego el conocimiento, la aplicación prácti ca, los valores y acti -tudes.

En el período académico Octubre/2009-Febrero/ 2010 se puso en vigencia en Modalidad Abierta y a Distancia el nuevo sistema académico UTPL-ECTS, con los estudiantes que ingresa-ron a primer ciclo. Estamos actualmente desarrollando

el cuarto ciclo, contando con un proceso conti nuo de retroalimentación para potenciar y fortalecer los aspec-tos positi vos e ir corrigiendo aquello que es necesario. Consideramos que el sistema académico UTPL-ECTS es un proceso en construcción.

ArtículopublicadoenrevistaTribunaDemocrática.Agosto,2011.

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Troncales de carrera

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Proyecto de fin de carrera

Programa formativo UTPL adaptado a las exigencias del ECTS

Genéricas

COMPETENCIAS

Conjunto de saberes

Hacer Ser

Convivir con los demas

SaberSABER