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https://www.innovacioneducativa.unam.mx:8443/jspui/handle/123456789/7233| Título : | Desarrollo de un software de simulación de un invernadero y cultivo virtuales para la enseñanza de horticultura de invernadero |
| Autor : | VELEZ RAMIREZ, AARON IVAN |
| Fecha de publicación : | 2019 |
| Resumen : | El presente proyecto propone convertir en una herramienta didáctica el modelo matemático responsable del reciente éxito del equipo Intel-UNAM en el reto “Autonomous Greenhouse Challenge” organizada por la Universidad de Wageningen en Holanda (Boletín UNAM-DGCS-513). La contribución de la UNAM fue la programación de un invernadero y pepino virtuales. Aquí proponemos adaptar el modelo para enseñar, ya no a algoritmos de inteligencia artificial, sino a nuestros estudiantes. Es necesario adaptar el modelo matemático para simular invernaderos típicos de México en lugar de los invernaderos holandeses. También se programará un cultivo de jitomate en adición al de pepino. Se desarrollará una interface gráfica de usuario amigable y que facilite la educación sin la necesidad de conocimientos de programación. Se propone crear un manual de prácticas. El manual contemplará el uso del software y contendrá prácticas de laboratorio y prácticas en el invernadero de la ENES León. Los alumnos beneficiados serán de la carrera de Ciencias Agrogenómicas de la ENES León — de las asignaturas de Fisiología Vegetal, Fitomejoramiento Genético y Temas Selectos en Ciencias Agrogenómicas. Se presentará al Consejo Técnico el programa de Asignatura de una materia optativa en física aplicada a invernaderos. Se convocará a un curso/taller en la ENES León enfocado al uso de tecnología en horticultura de invernaderos en la zona del Bajío. El Dr. Wim van Ieperen de la Universidad de Wageningen en Holanda ha aceptado ser el ponente magistral. Se espera convocar a asistentes externos que paguen una cuota de inscripción. Gracias al apoyo solicitado en este proyecto, se aceptará sin costo a por lo menos 30 nuestros estudiantes de la ENES León. |
| URI : | http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/7233 |
| metadata.dc.contributor.responsible: | VELEZ RAMIREZ, AARON IVAN |
| metadata.dc.coverage.temporal: | 2019-2020 |
| metadata.dc.description.objective: | Mejorar la enseñanza de tecnología avanzada de invernaderos en la ENES León. |
| metadata.dc.description.hypothesis: | Los estudiantes dominarán los conceptos de termodinámica, ecología de cultivo y fisiología vegetal necesarios para hacer un buen uso de invernaderos de alta tecnología si su enseñanza se apoya con (i) un software de simulación de invernaderos/cultivo, (ii) prácticas de campo a invernaderos comerciales de la región y (iii) realización de pequeños experimentos en nuestros laboratorios para reforzar conceptos individuales. Al dominar los conceptos físicos y biológicos que interaccionan en un invernadero y un cultivo dentro del mismo, los profesionales graduados serán capaces de hacer un mejor uso de la tecnología extranjera, serán capaces de adecuarla a las necesidades nacionales e, incluso, podrán desarrollar tecnología propia. Esto tendrá como resultado un mayor valor en el campo laboral de nuestros graduados y graduadas. |
| metadata.dc.description.strategies: | El primer paso será adaptar, a las necesidades mexicanas, un modelo matemático previamente desarrollado por el responsable de este proyecto; este modelo simula un cultivo de pepino en invernaderos holandeses. Dicho modelo fue pieza clave para que un equipo con integrantes de la UNAM y la división de inteligencia artificial de Intel ganaran el primer lugar en la primera etapa del “Autonomous Greenhouse Challenge” — un reto internacional organizado por la Universidad de Wageningen en Holanda (Boletín UNAM-DGCS-513). En el presente proyecto se propone adaptar este modelo matemático para convertirlo en un software que simule el tipo de invernadero con mediana tecnología que comúnmente se construye en Mexico. Además. se programará la opción de simular un cultivo de jitomate adicionalmente al cultivo de pepino ya programado. Una parte importante en el desarrollo del software será la creación de una interfaz de usuario gráfica. El modelo matemático actual cuenta con una interfaz muy poco amigable con el usuario inexperto ya que su uso necesita de conocimientos de programación. Esto se solucionará creando una aplicación con interface gráfica y fácil de usar programada en LabVIEW. De forma paralela al desarrollo del software de simulación, se desarrollará un manual de prácticas. Dichas prácticas consistirán en experimentos virtuales usando el software de simulación, mini experimentos en laboratorio y prácticas en nuestro invernadero. Para realizar dichas prácticas, es necesario hacer algunas reparaciones y adecuaciones a nuestro invernadero, lo cual representa un poco de trabajo y costo a realizarse y costearse con el proyecto aquí planteado. El éxito reciente del equipo combinado Intel-UNAM en el “Autonomous Greenhouse Challenge” resulto en abundante publicidad en Mexico (Boletín UNAM-DGCS-513). El Dr. Vélez, responsable del proyecto aquí expuesto, fue también el líder de la parte de la UNAM en el reto internacional. Para capitalizar este éxito para el beneficio de los estudiantes de la UNAM, se propone aquí la organización de un curso/taller en la ENES León enfocado al uso de tecnología de invernaderos en el contexto del Bajío. Se ha invitado al Dr. Wim van Ieperen a ser el conferencista magistral de dicho evento; el Dr. van Ieperen tiene muchos años de experiencia en la educación de fisiología aplicada a horticultura de invernaderos en la Universidad de Wageningen. Además, se convocará a profesionales mexicanos de la academia e industria a enriquecer el curso. El curso taller está orientado principalmente para los estudiantes de la ENES león y contempla la visita a invernaderos de mediana a alta tecnología situados en el Bajío. Se tiene como objetivo atender de forma gratuita a por lo menos 30 estudiantes de la ENES León. Además, se abrirá el curso/taller a estudiantes o profesionales externos a la UNAM fijando una cuota de inscripción. |
| metadata.dc.description.selfAssessment: | Consideró que el proyecto fue ampliamente exitoso. Esto es con base a que todas las metas fueron alcanzadas y todos los productos comprometidos fueron entregados. Además, el alumno (Uriel G. Pérez Guerrero) que recibió beca del proyecto está próximo a presentar su tesis de licenciatura, misma que trata acerca del desarrollo y evaluación del simulador de invernadero/cultivo el mismo proyecto financió. A pesar de que no nos fue aprobado todo el presupuesto que solicitamos, si pudimos equipar una de las dos naves de nuestro invernadero con sensores. Esto nos permitirá hacer practicas con un invernadero real adicionalmente a las virtuales. En concordancia con esto, el manual que entregamos también incluye algunas practicas a realizarse en un invernadero real. Un detalle para mejorar es que el simulador aun requiere una computadora relativamente potente para correr bien. La razón de esto es que se necesitan resolver simultáneamente 72 ecuaciones diferenciales cada iteración; a su vez, cada simulación consiste en aproximadamente 10 millones de iteraciones. Aunque el simulador se puede usar sin problemas en educación, queremos mejorarlo; queremos que corra mejor en computadoras menos potentes. Para lograr esto hemos pedido ayuda al Instituto de Matemáticas de la UNAM y al Centro de Investigaciones en Matemáticas para calibrar nuestro solucionador de ecuaciones diferenciales y que pueda correr más rápido en computadoras poco potentes. Al ser virtual, el simulador va a ser de gran ayuda para la educación a distancia durante la contingencia Covid-19. Durante esta contingencia, se usará el simulador en el curso de Botánica y Fisiología Vegetal del programa en Ciencias Agrogenómicas en la ENES León. El simulador se presta mucho para tratar el tema de eco-fisiología vegetal. Estoy organizando un pequeño hackathon virtual, en donde equipos de 3 estudiantes van a competir por producir más pepinos en el simulador utilizando conocimientos en eco-fisiología vegetal. |
| metadata.dc.description.goalsAchieved: | Todas las metas propuestas en el presente proyecto fueron alcanzadas: 1. Programamos un software capaz de simular un invernadero y cultivo. El software incluye una interfaz gráfica de usuario. Además, también programamos un instalador que nos permite instalar el simulador en computadoras que no tengan el software especializado que usamos para programarlo. Se adjuntan archivo con instrucciones para descargar de la nube el instalador del simulador (Anexo A) y un video demostrativo (Anexo B). 2. Se entrega también un manual (Anexo C) con 14 prácticas para realizar con el simulador de invernaderos y 6 adicionales para realizar en un invernadero real. Cada practica incluye una lista de temas que se pueden enseñar mediante la ejecución de la practica y una lista de preguntas para ayudar a la discusión de los resultados. 3. Se impartió de forma exitosa el curso sobre “Control Climático y Manejo de Cultivo en Invernaderos de Mediana y Alta Tecnología” (Anexo H). Este tuvo una duración de 24 horas y asistieron 15 estudiantes (Anexos F y G). La parte práctica del curso se organizó a manera de una salida al campo, donde los estudiantes visitaron invernaderos de alta tecnología, se adjunta fotografías de la práctica (Anexo I). Además, el Profesor Wim van Ieperen de la Universidad de Wageningen fue invitado a dar una ponencia magistral a los alumnos para ver cómo se aplica en la práctica algunos de los conceptos vistos en el curso, se adjuntan probatorios (Anexos J, K y L). 4. El consejo técnico de la ENES León aprobó nuestra propuesta de abrir una nueva asignatura optativa enfocada a física de invernaderos. El nombre de la nueva asignatura es “Principios de Física aplicada a Horticultura”. Se adjunta el Oficio probatorio y el Programa de Asignatura (Anexos D y E). |
| metadata.dcterms.provenance: | Esc. Nal. de Estudios Superiores, Unidad León, Gto. |
| metadata.dc.subject.DGAPA: | Agronomía |
| metadata.dc.type: | Proyecto PAPIME |
| Aparece en las colecciones: | 2. Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud |
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