Prototipo De Herramienta Adaptativa Para La Simulación De Laboratorios De Química

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(1)PROTOTIPO DE HERRAMIENTA ADAPTATIVA PARA LA SIMULACIÓN DE LABORATORIOS DE QUÍMICA. MARYURY JULIETH CARVAJAL CAMARGO 20121020021 CARLOS FERNANDO BECERRA GUZMAN 20121020050. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA DE SISTEMAS GRUPO DE INVESTIGACIÓN VIRTUS 30 DE ABRIL DEL 2018 BOGOTA D.C..

(2) PROTOTIPO DE HERRAMIENTA ADAPTATIVA PARA LA SIMULACIÓN DE LABORATORIOS DE QUÍMICA. MARYURY JULIETH CARVAJAL CAMARGO 20121020021 CARLOS FERNANDO BECERRA GUZMAN 20121020050. PROYECTO DE GRADO DIRECTOR FERNANDO MARTÍNEZ RODRÍGUEZ. UNIVERSIDAD DISTRITAL FRANCISCO JOSÉ DE CALDAS FACULTAD DE INGENIERÍA PROYECTO CURRICULAR DE INGENIERÍA DE SISTEMAS GRUPO DE INVESTIGACIÓN VIRTUS 30 DE ABRIL DEL 2018 BOGOTÁ D.C..

(3) TABLA DE CONTENIDO INTRODUCCIÓN. 5. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN. 7. 1.1.. Planteamiento del problema. 7. 1.2.. Formulación del problema. 9. 1.. 2.. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN. 10. 3.. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN. 12. 3.1.. Objetivo General. 12. 3.2.. Objetivos específicos. 12. MARCO REFERENCIAL. 13. 4.1.. Estado del arte. 13. 4.2.. Valor diferencial de la propuesta. 18. 4.3.. Marco Teórico. 18. 4.. 4.3.1.. Sistemas adaptativos. 18. 4.3.2.. Gamificación. 20. 4.3.3.. OpenUp. 21. 4.3.3.1.. Principios. 22. 4.3.3.2.. Roles. 22. 4.3.3.3.. Fases de desarrollo. 23. Marco Legal. 23. MARCO METODOLÓGICO. 24. 5.1.. Tipo de Estudio. 24. 5.2.. Unidad de Tiempo. 24. 5.3.. Participantes. 24. 5.3.1.. Población. 24. 5.4.. Procedimiento. 24. 5.5.. Metodología de la ingeniería. 25. 5.6.. Metodología del proyecto. 29. RESULTADOS. 30. 6.1.. Fases de la metodología. 30. 6.1.1.. Inicio. 30. 4.4. 5.. 6.. CU_01. 31. 6.1.2.. Elaboración. 32. 6.1.3.. Construcción. 34.

(4) 6.1.4.. Transición. 36. 7.. IMPACTO Y LIMITACIONES. 37. 8.. CONCLUSION. 38. 9.. BIBLIOGRAFÍA. 39. 10.. ANEXOS. 40. 10.1.. Anexo 1: Documento de visión. 41. 10.2.. Anexo 2: Especificación de requisitos. 44. 1.1. Requisitos Funcionales. 44. 1.2. Requisitos No Funcionales. 45. 1.2.1. Seguridad de los datos. 45. 1.2.2. Usabilidad. 45. 10.3.. Anexo 3: Documento casos de uso. 46. 10.4.. Anexo 4: Glosario. 55. 10.5.. Anexo 5: Documento Arquitectura. 55. 10.6.. Anexo 6: Documento Casos de Prueba. 59. 10.7.. Anexo 8: Documento Ejecución Casos de prueba. 60. 10.8.. Anexo 9: Manual de Usuario: Docente.. 67. 10.9.. Anexo 10: Manual de Usuario: Estudiante.. 70. 10.10.. Anexo 11: Manual de Instalación.. 81.

(5) Graficas Gráfica 1 - Inversión en TI por sectores........................................................................ 5 Gráfica 2- Promedio resultado pruebas saber 11 año 2010-2014 ................................. 7 Gráfica 3- Estudiantes por computadores en las escuelas ............................................. 9 Tablas Tabla 1 Comparación de aplicaciones......................................................................... 18 Tabla 2 Tabla de especificación de casos de uso ........................................................ 32 Tabla 3 Tablas de módulos funcionales ...................................................................... 36 Ilustraciones Ilustración 1 QuimiLab Disponible en http://www.cienytec.com/edu2_quimilab.html ..................................................................................................................................... 13 Ilustración 2 VLabQ Disponible en http://www.sibees.com/prog.php?id=11 ............ 14 Ilustración 3 Virtual Chemistry Lab Disponible en http://www.brothersoft.com/virtual-chemistry-lab-121251.html ............................... 15 Ilustración 4 IrYdium Chemistry Lab Disponible en http://www.educationalfreeware.com/online/chemistry-lap.aspx .................................................................... 15 Ilustración 5 Crocodile Chemistry Diponible en http://www.scienvesclub.co/library/chemistry/software/crocodile-Chemstry ............ 16 Ilustración 6 VitualChemLab Disponible en http:/esminfo.prenhall.com/vcl/#what_is ..................................................................................................................................... 17 Ilustración 7 ChemLab Disponible en http://www.modelscience.com/products_sp.html ....................................................... 17 Ilustración 8 Cronograma del proyecto ....................................................................... 28 Ilustración 9 Modelo de arquitectura .......................................................................... 32 Ilustración 10 Modelo relacional de base de datos ..................................................... 34.

(6) INTRODUCCIÓN Durante la última década se ha generado un auge en lo que se conoce como TIC (Tecnologías de la Información y las Comunicaciones) aplicándolas en diferentes campos tanto laborales como de investigación alrededor de todo el mundo para aumentar la eficacia y eficiencia en los procesos de producción, pero también se ha comenzado a implementar este tipo de tecnologías en el aprendizaje y la educación, teniendo como ejes principales la alfabetización digital de los alumnos, aumentar la productividad dentro las instituciones educativas e innovar en las prácticas de los docentes y maestros a la hora de enseñar [1]. Por otra parte, Colombia aún le falta mucho camino en cuanto a TI (Tecnologías de la Información) y mucho más en las que se enfocan en la educación, ya que, según el último estudio realizado por el ministerio de las TIC sobre la inversión realizada en TI del año 2016, el sector educativo tuvo la menor inversión total en cuanto a servicios, Aplicaciones y software e infraestructura y Hardware [2]. Gráfica 1 - Inversión en TI por sectores. Fuente: COLOMBIA. TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y LAS COMUNICACIONES. Inversión TI. Teniendo en cuenta lo anterior el propósito de este proyecto es generar un prototipo de.

(7) una herramienta adaptativa que brinde a maestros de ciencias, más específicamente del área de química, la posibilidad de realizar laboratorios virtuales en prácticas de destilación de alcoholes y fenoles, innovando en la forma de enseñanza con sus estudiantes, con el fin de fomentar el uso de las TIC en la educación y analizar las ventajas que puede traer estas aplicaciones, tanto en el desarrollo integral del aprendizaje de los alumnos, como en la eficiencia pedagógica para los maestros..

(8) 1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN 1.1.. Planteamiento del problema. En Colombia, así como en otras partes del mundo, la educación se regula por medio de exámenes en los que se intenta determinar y evaluar el conocimiento adquirido por los estudiantes durante su transcurso en una institución educativa. Analizando los datos de las pruebas saber 11 en el área de química1, proporcionados por la página oficial del ICFES (Instituto Colombiano para la evaluación de Educación), la tendencia está por debajo de cincuenta lo cual evidencia el bajo rendimiento en el área de química como se observa en la siguiente gráfica, generada por la página online del ICFES. Gráfica 2- Promedio resultado pruebas saber 11 año 2010-2014. Fuente: INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL FOMENTO DE LA EDUCACIÓN SUPERIOR. Promedio resultados pruebas saber 11 año 2010-2014, Química. Bogotá: ICFES.. 1. INSTITUTO COLOMBIANO PARA EL FOMENTO DE LA EDUCACION SUPERIOR ICFESS.

(9) Si bien el rendimiento de colegios privados es mejor en comparación con el rendimiento de los colegios públicos, la anterior afirmación se realiza con base en la Grafica 2, ambos desempeños se encuentran por debajo del cincuenta, lo que indica que existen falencias en la enseñanza o el aprendizaje de los estudiantes al momento de cursar la asignatura de química durante el último año de estudios en el colegio. Ahora, partiendo de que “uno de los indicadores de calidad de la educación en los países desarrollados tecnológicamente debe ser la forma en que la escuela aborda y reduce la creciente brecha digital, o división social entre quienes saben y no saben utilizar las nuevas tecnologías para mejorar sus relaciones sociales y laborales” [3] se puede decir que el fomentar el uso de las TIC en la educación puede ayudar a mejorar el rendimiento en el aprendizaje de los estudiantes. La implementación de las TIC en la educación colombiana ha generado una mayor inversión en equipos para esta área a través de los años, por ejemplo, la inversión realizada para el proyecto de ampliación del programa de computadores para educar fue de $ 200.000.000.000 [4]. Para el año 2016, y para el 2015 la inversión para el mismo programa fue de 266.745.114.108 [5]. De igual forma esto ha producido una tendencia creciente en la entrega masiva de computadores y tabletas a colegios, actividad realizada conjuntamente entre el Gobierno Nacional y el ministerio de las TIC. En la siguiente gráfica se puede observar con mayor claridad el impacto de la inversión anteriormente mencionada..

(10) Gráfica 3- Estudiantes por computadores en las escuelas. Fuente: COLOMBIA, MINISTERIO DE EDUCACIÓN. Número estudiantes promedio por computado.. Con todo esto se pueden identificar la raíz del problema, ya que a pesar de la creciente inversión en hardware por parte del ministerio de las TIC, no se cuenta con muchos desarrollos de software educativos para el aprovechamiento de estos recursos y adicionalmente, el bajo rendimiento de los estudiantes de último grado de bachillerato en el área de química se debe entre otros factores a la imposibilidad del desarrollo de laboratorios prácticos que ayuden a fortalecer los conceptos teóricos aprendidos con anterioridad.. 1.2.. Formulación del problema. ¿Cómo diseñar una aplicación, basada en software libre que contribuye a la ejecución practica de laboratorios de química de destilación de alcoholes y fenoles para grado once?.

(11) 2. 2.1.. JUSTIFICACIÓN DE LA INVESTIGACIÓN. Justificación. El uso de laboratorios prácticos en ciencias y específicamente en el área de química, brinda una oportunidad para integrar aspectos conceptuales, procedimentales y epistemológicos que pueden permitir el aprendizaje de los estudiantes a través de métodos que implican la resolución de problemas, los cuales ofrecen experiencias de involucrarse con los procesos de la ciencia. [6] A partir de esto, se fundamentó la base para el desarrollo de una herramienta adaptativa para la simulación de laboratorios de química, mediante la utilización de técnicas adaptativas y de recomendación, con el objetivo de facilitar la estimulación y afianzamiento del conocimiento en el área y proporcionar una alternativa para el desarrollo de laboratorios haciendo de estos una actividad interactiva, interesante y complementaria al desarrollo normal de la materia. Además la adquisición de los implementos de un laboratorio de química real puede generar grandes costos para el colegio o el lugar donde se haga la implementación del laboratorio, así como un gasto continuo para el mantenimiento o compra de sustancias químicas de manera frecuente, por lo que un laboratorio virtual adaptativo puede ser una gran alternativa para solucionar este problema que se tiene en algunas instituciones educativas y facilita al docente el desarrollo de estas actividades de forma más práctica y ágil. Adicionalmente el estudiante que use el aplicativo puede interactuar con componentes químicos que sean muy difíciles de conseguir o incluso con sustancias que en la vida real puedan ser peligrosas, adquiriendo así conocimientos de una forma muy interactiva y fácil para él, lo que lo puede motivar a seguir investigando sobre este tipo de elementos y componentes químicos. Es por esto que el uso de una herramienta digital educativa como la que se plantea, tiene como ventaja el aumento en la seguridad en los estudiantes al momento de hacer una práctica en un laboratorio de química, ya que aunque se tengan las normas de seguridad en cualquier laboratorio real, se puede llegar a dar un caso en el que alguna reacción química no salga como se esperaba y puede presentar heridas o daños en alguno de los alumnos, pero esto se puede evitar por medio de la simulación. De este modo la aplicación servirá para simular un laboratorio de química, en el cual el usuario podrá interactuar con diferentes herramientas y generar reacciones al.

(12) combinar las sustancias dentro de la interfaz y permitiendo una asistencia virtual a los estudiantes con recomendaciones para obtener los resultados esperados. Además, el software busca ofrecer a los docentes una forma de evaluar el nivel de conocimiento de los estudiantes y el posibilitamiento de reforzar conceptos en los temas de destilación de alcoholes y fenoles, gracias a la interactividad de la herramienta digital, su carácter adaptativo y su eficiencia como instrumento pedagógico..

(13) 3. 3.1.. OBJETIVOS DE LA INVESTIGACIÓN. Objetivo General. Desarrollar un prototipo de herramienta adaptativa para la simulación de laboratorios en el área de la química, con el fin de brindar a los docentes de grado undécimo en colegios de Bogotá la posibilidad de realizar prácticas con sus estudiantes, de forma innovadora utilizando TIC. 3.2. Objetivos específicos ● Permitir al docente la construcción de un cuestionario, dentro del laboratorio virtual, para identificar el nivel de conocimiento de los estudiantes. ● Construir un sistema que apoye al estudiante durante la interacción con el aplicativo utilizando técnicas de gamificación. ● Generar dentro del aplicativo un componente que permita al docente alimentar la base de datos para adaptar el laboratorio a sus necesidades o guía pedagógica. ● Posibilitar al usuario la realización de una simulación virtual sobre destilación de alcoholes y fenoles. ● Entregar un prototipo funcional de la herramienta para su utilización en las aulas sin ningún costo para los usuarios..

(14) 4. 4.1.. MARCO REFERENCIAL. Estado del arte. Son múltiples las propuestas y trabajos que demuestran el poder pedagógico que tienen las aplicaciones virtuales en la enseñanza de la química para niños y jóvenes. Este tipo de herramientas se conocen como LVQ (laboratorios virtuales de química), a continuación, se darán a conocer algunos de los principales LVQ que se han desarrollado en los últimos años. ● QuimiLab: Sitio perteneciente a una empresa colombiana llamada CienyTec destinada a la comercialización de artículos y software para la enseñanza de diversas disciplinas científicas y tecnológicas, además de idiomas. En este caso ofrecen un LVQ que brinda la posibilidad de hacer experiencias preestablecidas o crear nuevas, hay diversas versiones: - Versión interactiva a través de Internet. - Versión de instalación stand alone en un computador. - Versión de licencias por aula. - Versión en Internet: e-Learning. Es dinámico e intuitivo a simple vista. [7]. Ilustración 1 QuimiLab Disponible en http://www.cienytec.com/edu2_quimilab.html.

(15) ● VLabQ: Es un simulador creado por Sibees Soft que utiliza equipos y procedimientos estándares para simular los procesos que intervienen en un experimento o práctica. La versión demo incluye 5 prácticas ya desarrolladas por los autores del programa, pero con ninguna otra restricción y existe un programa complementario para generar las prácticas uno mismo llamado QGenerator, con lo cual da más valor al uso de este programa ya que el docente puede aplicar la utilización del mismo a cualquier tipo de práctica que vaya a llevar a cabo en clase, sobre todo cuando se necesita la utilización de componentes y soluciones peligrosas. [7]. Ilustración 2 VLabQ Disponible en http://www.sibees.com/prog.php?id=11. ● Virtual Chemistry Lab: Es un LVQ muy intuitivo y cuenta con una base de datos de reacciones. En general, los experimentos se llevan a cabo de manera muy simple y recuerda el trabajo de laboratorio real. El programa también incluye un asistente que avisa de todos los cambios en el programa. El programa ofrece varias herramientas como visualizador molecular, tabla periódica, tabla de solubilidad, tabla de la actividad oxidante y relativa e incluso un glosario. También cuenta con un editor de ecuaciones y un convertidor de unidades. Trae autoevaluaciones, una calculadora científica, ejercicios de laboratorio, tareas y un registro de laboratorio. [7].

(16) Ilustración 3 Virtual Chemistry Lab Disponible en http://www.brothersoft.com/virtualchemistry-lab-121251.html. ● IrYdium Chemistry Lab: Este LVQ está en sitio llamado The ChemCollective perteneciente a National Science Digital Library (NSDL) y es el resultado del proyecto IrYdium destinado a generar actividades de aprendizaje basadas en escenarios interactivos. Esta aplicación Java se puede utilizar on-line o se puede bajar al ordenador, es algo precario en el uso y la gráfica, pero intuitivo. No trae prácticas de laboratorio preestablecidas, es decir que se trabaja libremente con materiales y reactivos. Viene en una diversidad importante de idiomas. Existe una versión de prueba 3D. [7]. Ilustración 4 IrYdium Chemistry Lab Disponible en http://www.educationalfreeware.com/online/chemistry-lap.aspx.

(17) ● Crocodile Chemistry: Es un LVQ muy completo en cuanto a cantidad de experimentos ya cargados, materiales y reactivos. La gráfica es bastante avanzada y dinámica, los experimentos son emulados con total realismo en el proceso. Las reacciones son recreadas de forma precisa pudiendo ver su evolución a lo largo del tiempo tan pronto como se mezclan los reactivos químicos. Se pueden modificar los parámetros de casi todos los componentes como también trazar gráficos para analizar los experimentos y examinar el movimiento y los enlaces de los átomos y moléculas utilizando animaciones en 3D. [7]. Ilustración 5 Crocodile Chemistry Diponible en http://www.scienvesclub.co/library/chemistry/software/crocodile-Chemstry. ● VirtualChemLab: Es un LVQ que viene en soporte CD y con un libro que trae algo de teoría y actividades. Es sumamente realista, en 3D, y da la sensación de estar efectivamente en el interior de un laboratorio. Fue desarrollado por la Brigham Young University y se comercializa vía internet y en librerías por editado por Prentice Hall de Pearson Educación de México en su versión en español. Es muy dinámico, intuitivo y la versión de Química General trae una serie de experimentos para realizar en cinco mesadas de trabajo, que diferencian las temáticas a abordar: Química Inorgánica, Calorimetría, Gases, Química Cuántica y Valoraciones. Viene también una versión de Química Orgánica además de otras disciplinas científicas como Física, Ciencias de la Tierra y.

(18) Biología. [7]. Ilustración 6 VitualChemLab Disponible en http:/esminfo.prenhall.com/vcl/#what_is. ● ChemLab: Pertenece a una empresa llamada Model Science Software. Es un LVQ dinámico y potente. Además de elegir los módulos de simulación, el usuario puede crear también sus propios módulos, utilizando Lab Wizard, que es una especie de asistente de creación de simulaciones. Este asistente presenta un interfaz gráfico que permite programar nuevas simulaciones. Tiene las mismas características que otros básicamente en el uso y los materiales disponibles. [7]. Ilustración 7 ChemLab Disponible en http://www.modelscience.com/products_sp.html. Con la información anteriormente recolectada y descrita se construye una tabla con el fin de condensar la información más relevante, lo anterior con el fin de realizar la definición del valor diferencial de la propuesta.

(19) Nombre de la aplicación. Versión Stand Alone. Licenciado. Online. QuimiLab VlabQ Virtual Chemistri Lab IrYdium Chemistry Lab Crocodile Chemistry VirtualChemLab ChemLab. Si Si No. Si Si Si. Si Si. 4.2.. No Si. Si No Si. Requiere de programa asistente No Si No. Posee Material de apoyo No No Si. No. Si. No. No. Si. No. No. No. Si Si No No Si Si Tabla 1 Comparación de aplicaciones.. No No. Valor diferencial de la propuesta. El proyecto tiene como valor diferencial la adaptación de los contenidos según el nivel de conocimiento de cada estudiante, lo anterior ofreciendo módulos teórico prácticos, con los cuales el estudiante puede reforzar su conocimiento, además está la adaptación de la interfaz según la preferencias del estudiante, adicionalmente implementa técnicas de gamificación con el fin de hacer para más agradable la ejecución de la práctica para el estudiante, además, el aplicativo va enfocado tanto a estudiantes como docentes los cuales cumplen un papel fundamental en la enseñanza del alumno, siendo este software una herramienta para la pedagogía en el área de química. 4.3.. Marco Teórico. 4.3.1.. Sistemas adaptativos. Los sistemas adaptativos en la educación (SAE) “se refieren de manera general a aquellos sistemas que imparten un dominio de conocimiento a un determinado estudiante de manera “adaptada”, bajo la premisa que esto aumenta significativamente la velocidad del aprendizaje”[8], en pocas palabras los sistemas adaptativos en la educación adaptan valga la redundancia sus contenidos dependiendo del estudiante que haga uso de ellos, por lo cual un SAE trabajan con modelos de estudiantes o alumnos, además de ello suelen tener fundamentos de los métodos de aprendizaje y métodos de evaluación del estudiante, esto con el fin de hacer de los SAE una herramienta completa..

(20) Los SA son sistemas en los cuales la adaptabilidad se relaciona principalmente con las preferencias de los estudiantes, estas preferencias se dividen en dos grandes grupos esto según Moreno y Ovalle [8]; dichos grupos las preferencias como tal las cuales hacen referencia a la información referente a los gustos personales del estudiante un ejemplo de esto, son los colores, tamaños, tipos de fuente, el otro grupo denominado como características del estudiante hace referencia a información referente al proceso educativo de cada estudiante, por ejemplo: metas de aprendizaje, Nivel de conocimiento, estilos de aprendizaje, entre otros y es con este segundo grupo con el cual se construye el modelo del estudiante, con lo cual podemos determinar un perfil del estudiante para poder adaptar el sistema para sus necesidades. Entre mejor sea realizada la adaptabilidad del sistema a las necesidades del estudiante, mejores pueden ser sus resultados y su nivel de s satisfacción, por lo cual podemos decir que el modelo del estudiante es muy importante para los SAE ya que permite orientar de manera adecuada al estudiante en su proceso educativo, lo cual lleva a una mejor valoración de sistema. En cuanto al modelo del estudiante en los SAE, se puede afirmar que dicho moldeamiento se puede dividir en dos grandes etapas, la primera es denominada captura inicial en ella se realiza la captura de las características necesarias para el modelo, y la segunda etapa es la actualización, ya que estas características pueden cambiar después o durante la interactuación con el sistema, en la primera etapa se realiza la captura inicial de características como: • •. •. • • • •. Datos personales: La cual se realizara al momento del registro en el sistema, la herramienta usada para esta captura será un formulario. Estado Anímico (respecto al sistema): Para realizar esta captura el sistema realiza una pregunta directa con el fin de determinar cuál es la actitud del estudiante respecto al sistema. Contexto: Se realiza un análisis al hardware del equipo esto con el fin de determinar la capacidad de procesamiento y memoria RAM, además se realizan análisis de red mediante un análisis de protocolo de red. Ambiental: En esta captura se indagan sobre los gustos respeto al color, fuente, con el fin de adaptar el sistema a los gustos del estudiante. Estilos de aprendizaje: Aquí se le realizan al estudiante uno o varios test como por ejemplo el test de Felder, con el fin de poder clasificar al estudiante. Académico: Para ello el sistema realiza una evaluación, con el fin de completar el perfil del estudiante, dicha evaluación será una prueba de conocimientos. Psicológicos: esta captura se realiza con el fin de determinar qué tipo de.

(21) inteligencia posee el estudiante, cabe resaltar que el ser humano tiene nueve tipos de inteligencias. Estas capturas son fundamentales para el desarrollo de los SAE, por ejemplo para los Sistemas Tutoriales Inteligentes ITS (Intelligent Tutoring Systems) se utilizan en algunos casos información de tipo psicotécnico o psicopedagógico como lo son las habilidades cognitivas, estilos de aprendizaje entre otros, esto con el fin de mejorar la adaptabilidad, cabe resaltar que los ITS trabajan con cuatro módulos, el módulo del dominio, el módulo del estudiante, el módulo pedagógico y el módulo de interfaz. El modelo pedagógico en los SAE no es mencionado específicamente en todos los SAE en las fuentes de consulta, por ejemplo en los SA, se habla del modelo del estudiante y el dominio del conocimiento que se divide en dos niveles de adaptación, el de contenido y el de enlaces, ahora los Sistemas Hipermedia Educacionales Adaptativos SHEA son definidos como SA cuya estructura de presentación de basa en contenido hipermedia el cual trabaja con dos niveles de adaptabilidad, presentación adaptativa y navegación adaptativa, luego están los ya nombrados Sistemas tutoriales inteligentes ITS que incluyen en sus esquema un módulo pedagógico, dicho módulo es de vital importancia para los ITS ya que es el que se encarga de guiar el proceso de enseñanza y toma decisiones respecto a qué proceso de enseñanza seguir, qué acciones pedagógicas. 4.3.2. Gamificación La gamificación es un término ampliamente utilizado en diversos aspectos, dado que para el desarrollo de este proyecto se busca implementar la gamificación, es pertinente definir el termino y describir las técnicas y demás partes que integren este término, para ello se procede a definir la gamificación, primeramente, veremos la siguiente definición: “La gamificación (en lengua española “Gamificación” o “ludificación”) sugiere en este sentido, el poder utilizar elementos del juego, y el diseño de juegos, para mejorar el compromiso y la motivación de los participantes.”[9], la anterior definición nos muestra un punto importante de la gamificación, y esto es respecto a la importancia que se tiene en los juegos y el propósito que tiene su integración en los mismos. Partiendo de lo anterior y con el fin de complementar la definición realizada en el párrafo anterior se presenta la siguiente definición “se llama gamificación y consiste en utilizar las técnicas de diseño del mundo de los videojuegos para conducir al usuario a través de acciones predefinidas y manteniendo una alta motivación.” [10] en complemento con la anterior definición, aquí se habla también se mencionan los videojuegos y la importancia que tiene la gamificación en el entorno de los juegos, además, revela la importancia que tiene en conducir al usuario en el desarrollo del.

(22) videojuego, para este caso propiamente dicho, puede ser de utilidad para conducir al alumno a través de la simulación del laboratorio. Para complementar lo que se presentó anteriormente, se procede a consultar otra definición “La Gamificación en un anglicismo, que proviene del inglés “gamification”, y que tiene que ver con la aplicación de conceptos que encontramos habitualmente en los videojuegos, u otro tipo de actividades lúdicas” [11] en esta parte nuevamente, se hace referencia a los video juegos, adicionalmente involucran el termino de actividades lúdicas, las cuales en el ámbito educativo son bastante fructíferas para incentivar el aprendizaje. Las técnicas de gamificación son importantes para incentivar al estudiante, para sustentar la anterior afirmación, se recurre a lo siguiente “Psicológicamente, el ser humano responde de diferentes maneras ante los estímulos que presenta un juego; por consiguiente, el diseño es, sin duda, uno de los elementos más determinantes a la hora de involucrar al jugador; despierta la atención y lo motiva a hacer algo que de otra forma no haría” [12], la información entregada anteriormente es de amplia utilidad dado que su implementación en ambientes educativos puede ser muy fructífera. Con el fin de finalizar esta parte se debe hacer referencia a la siguiente afirmación “la gamificación apoya el factor motivacional de los participantes de un curso y la disposición positiva para aprender y continuar haciéndolo de una forma autónoma” [13], la afirmación anterior, muestra la importancia de la implementación de la gamificación en los cursos, actividades y demás actividades académicas, dado a lo importante y efectivo que puede resultar en el proceso del aprendizaje.. 4.3.3. OpenUp OpenUP es un proceso ágil. Aunque OpenUP es ligero, hay mucho más en agilidad que simplemente ser ligero. La mayoría de las prácticas ágiles reconocidas tienen como objetivo lograr que un equipo se comunique entre sí proporcionando una comprensión compartida del proyecto. [14] OpenUP tiene diferentes características dentro de las más importantes es que aplica enfoques tanto incrementales e iterativos dentro de un ciclo de vida estructurado, además se basa en casos de uso, escenarios, gestión de riesgos y tiene un enfoque centrado en la arquitectura para impulsar el desarrollo. [14].

(23) 4.3.3.1.. Principios. Esta metodología de desarrollo ágil cuenta con cuatro principios fundamentales que serán enunciados a continuación: • Colabore para alinear intereses y compartir entendimiento: Este principio promueve la practica con el fin de incentivar un buen ambiente de trabajo, para que de esta manera se pueda llegar a la colaboración u desarrollar una comprensión compartida del proyecto. • Equilibre las prioridades en competencia para maximizar el valor de las partes interesadas: Incentiva prácticas para que las partes interesadas desarrollen una solución que maximice los beneficios y cumpla con las restricciones impuestas para el proyecto. • Concéntrese en la arquitectura temprana para minimizar los riesgos y organizar el desarrollo: Fomenta prácticas que permiten que el equipo centrarse en la arquitectura con el fin de minimizar los riesgos y organizar el desarrollo. • Evolucionar para obtener continuamente retroalimentación y mejorar: Este principio busca que el equipo obtenga una retroalimentación temprana y continúa. 4.3.3.2.. Roles. La metodología OpenUP tiene diferentes roles importantes durante el desarrollo del proyecto, dentro de estos roles se encuentran los siguientes: • Stakeholder: Representa los grupos interesados cuyas necesidades deben ser satisfechas, este rol puede ser tomado por cualquier que tenga las capacidades necesarias. • Analista: Es quien representa las dudas del cliente y del usuario final. Trabaja junto con el Stakeholder para comprender el problema que debe resolverse, dando prioridades a los requerimientos que deben desarrollar. • Arquitecto: Es el responsable de diseñar la arquitectura del software, que incluye tomar las decisiones técnicas clave que limitan el diseño general y la implementación del proyecto. • Desarrollador: Es el responsable de desarrollar una parte del sistema, incluyendo el diseño para que se ajuste a la arquitectura, y luego implementar, probar e integrar los diferentes componentes que forman parte de la solución. • Tester: Es el responsable de las actividades básicas del esfuerzo de prueba, tales como identificar, definición, implementación y realización de las pruebas necesarias, así como los resultados de las pruebas y el análisis de los resultados. • Gerente de Proyecto: Lidera la planificación y coordinación del proyecto en colaboración con el Stakeholder y el equipo y se centra en cumplir los objetivos del proyecto..

(24) •. Cualquier rol: Representa a cualquier persona del equipo que pueda realizar tareas generales.. 4.3.3.3. Fases de desarrollo La metodología OpenUp cuanta con cuatro fases de desarrollo para el correcto cumplimiento del proyecto desde sus inicios hasta el momento en el que se acaban las ultimas evaluaciones del sistema. Las fases son las siguientes: 1. Concepción: Busca el propósito y objetivos del proyecto, obteniendo suficiente información para confirmar lo que el proyecto debe hacer. El objetivo de ésta fase es capturar las necesidades de los Stakeholder. 2. Elaboración: Es donde se tratan los riesgos significativos para la arquitectura. El propósito de esta fase es establecer la base la elaboración de la arquitectura del sistema. 3. Construcción: Esta fase está enfocada al diseño, implementación y prueba de las funcionalidades para desarrollar un sistema completo. El propósito de esta fase es completar el desarrollo del sistema basado en la Arquitectura definida. 4. Transición: Es la última fase, cuyo propósito es asegurar que el sistema es entregado a los usuarios, y evalúa la funcionalidad y el performance del último entregable de la fase de construcción. 4.4.. Marco Legal. Con el surgimiento de las TIC y su llegada a Colombia, el gobierno se vio en la necesidad de crear una ley que reglamente y regule el manejo de las mismas, además de esto en la constitución Nacional del 91, en los artículos del 20 al 67 propicia a todo colombiano el derecho al acceso a la tecnologías de la información y la comunicación que premian el ejercicio pleno de varios derechos dentro de los cuales está el derecho a la libre expresión, la educación y al acceso al conocimiento y a la ciencia. En la Ley No 1341 del 30 de julio del 2009 cuyo objetivo es: “determinar el marco general para la formulación de políticas que regirán el sector de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones...“[15], este fragmento del objetivo abarca de manera general el propósito de esta ley, cabe mencionar que también regulará la competencia, la protección al usuario y la cobertura de las TIC. Dentro de esta Ley, en el Título III, capítulo I, Artículo 17, segundo ítem se presenta un aspecto que apoya el desarrollo de este proyecto pues promueve el uso y apropiación de las Tecnologías de la información y las comunicaciones entre los ciudadanos y diversas entidades del gobierno..

(25) 5. 5.1.. MARCO METODOLÓGICO. Tipo de Estudio. Este proyecto utilizará herramientas tecnológicas para su implementación y será llevado a cabo utilizando tecnologías de desarrollo de software por lo cual será un desarrollo tecnológico donde se identifica un problema o necesidad y posteriormente se analiza, diseña y desarrolla una solución a dicho problema. 5.2.. Unidad de Tiempo. Desarrollo proyectado en 18 semanas 5.3.. Participantes. 5.3.1. Población Para el desarrollo de este proyecto se tendrá como población objetivo a adolescentes y jóvenes estudiantes de undécimo grado de bachillerato y los respectivos docentes del área de química. 5.4.. Procedimiento. Dado que este proyecto se realizará implementando la metodología de desarrollo OPENUP, en la cual se manejan cuatro iteraciones: iteración de concepción, iteración de elaboración, iteración de construcción e iteración transición. Para la iteración de concepción: en esta iteración se realiza la definición de los objetivos del proyecto, los límites del mismo además se realizará una recolección se los casos de uso críticos y la estimación inicial del coste del proyecto y un esquema general de la planeación del mismo. En la iteración de elaboración: En esta iteración se realizará la definición de la arquitectura del sistema, se elaborará más al detalle el plan del proyecto, además de establecer los requisitos centrales del proyecto, al finalizar esta iteración se debe tener una definición precisa de los casos de uso, diseñar, implementar y validar la arquitectura que se utilizará y un prototipo ejecutable además de realizar la estimación de costos y tiempos más precisa. En la iteración de construcción: En esta iteración se tomará como base el prototipo.

(26) entregado en la iteración pasada, sobre dicho prototipo se realizará la implementación de las funcionalidades y componentes que no fueron implementados en la anterior iteración, lo anterior se realizara en un corto tiempo y realizando las pruebas de calidad pertinentes. En la iteración de transición: en esta fase ser realizara las fases de pruebas del producto, además de realizar la construcción del manual de usuario y la documentación del desarrollo. 5.5.. Metodología de la ingeniería. El proyecto se desarrolló bajo la metodología OpenUP, cuya elección se basó en su gran aplicación y por su versatilidad, al ser una metodología ágil. Del mismo modo, por su simplicidad en implementación a través de la adición incremental de funcionalidades, reduce la complejidad del código, influyendo en una rápida corrección de los errores, y, por ende, una reducción en los costos de desarrollo. Para el desarrollo de este proyecto se iniciará una vez aprobado el proyecto y se llevara acabo en una total de 5 meses, tiempo en el cual se realizarán reuniones semanales, en las cuales se realizará una evaluación de las actividades de trabajo realizadas durante la semana, y se realizara la planificación de las nuevas actividades a realizar en la siguiente semana. Con base en lo anterior, se realizarán un total de 20 reuniones, en las cuales se llevará un control de las iteraciones contempladas, dentro de la metodología OpenUp se define el conjunto de los artefactos que se deben entregar durante el desarrollo de cada una de las etapas de la metodología, dichos artefactos son: • • • • • • • • •. Documento visión. Especificación de requisitos. Casos de uso. Glosario. Documento de arquitectura. Documentación del producto. Documento de casos de prueba. Documento de ejecución de casos de prueba. Documentación de usuario.. Los artefactos mencionados anteriormente están ligados al desarrollo de un conjunto.

(27) de actividades que se van a realizar durante el desarrollo del proyecto, las actividades mencionadas anteriormente serán descritas a continuación: Activada 1: Elaboración de la lista maestra de requerimientos Descripción: Se realiza una reunión con el Stakeholder mediante la cual se realiza el levantamiento de requerimientos, con base en las necesidades expuestas por el Stakeholder. Documento, entregable o artefacto: Lista maestra de requerimientos. Actividad 2: Elaboración del documento de visión. Descripción: Con base en las necesidades expuestas por el Stakeholder, los requerimientos y los requisitos definidos, se realiza el planteamiento del problema y su correspondiente solución informática. Documento, entregables o artefacto: Documento de visión. Actividad 3: Elaboración del documento de glosario. Descripción: durante el desarrollo de las actividades correspondientes a la elaboración de la lista maestra de requerimientos y la elaboración del documento de visión, se realiza la construcción de un documento cuyo objetivo es unificar la terminología entre el Stakeholder y el grupo de trabajo, lo anterior con el fin de permitir una buena comunicación entre las partes. Documento, entregables o artefacto: Glosario. Actividad 4: Elaboración del documento de especificación de requisitos. Descripción: Se realiza una nueva reunión con el Stakeholder, con el fin de realizar una especificación respecto a las necesidades técnicas del sistema. Documento, entregables o artefacto: Especificación de requisitos. Actividad 5: Aprobación del documento de visión. Descripción: Se realiza una reunión entre las partes interesadas en la cual se evalúa el documento de visión en el cual se define si se aprueba o no la solución planteada. Actividad 6: Aprobación del documento de requisitos. Descripción: Se realiza una reunión con el stakeholder donde se validan los requisitos y se da el aval de los mismos. Actividad 7: Elaborar especificaciones de los casos de uso. Descripción: Tomando como base los requerimientos aprobados, se realiza la construcción de los diagramas y la especificación de los casos de uso.

(28) Documento, entregables o artefacto: Especificación de casos de uso, modelo de casos de uso. Actividad 8: Construcción del documento de arquitectura. Descripción: Se realiza una reunión con el equipo de trabajo y con base en los documentos de requisitos, requerimientos y visión, se escoge la arquitectura adecuada para el desarrollo de la solución. Documento, entregables o artefacto: Documento de arquitectura. Actividad 9: Construcción del documento de arquitectura. Descripción: Se realiza una reunión con el equipo de trabajo y con base en los documentos de requisitos, requerimientos y visión, se escoge la arquitectura adecuada para el desarrollo de la solución. Documento, entregables o artefacto: Documento de arquitectura. Actividad 10: Construcción del modelo relacional de la base de datos. Descripción: Se realiza una reunión con el equipo de trabajo con el fin de realizar la construcción del diagrama de base de datos que se va a implementar con la solución. Documento, entregables o artefacto: Diagrama relacional de la base de datos. Actividad 11: Construcción de la documentación del producto. Descripción: Una vez finalizado el desarrollo se procede a realizar la documentación del producto de proceso de desarrollo. Documento, entregables o artefacto: Documentación del producto. Actividad 12: Construcción del documento de casos de prueba. Descripción: Se realiza la construcción de los casos de prueba de cada una de las funcionalidades de la solución con su debida documentación. Documento, entregables o artefacto: Documento de casos de prueba.. Actividad 13: Construcción del documento de ejecución de los casos de prueba. Descripción: Se realiza la construcción del documento con la información de la ejecución de los casos de prueba, el resultado esperado, y el resultado obtenido de cada uno de los casos de prueba definidos. Documento, entregables o artefacto: Documento de ejecución de los casos de prueba. Actividad 14: Construcción de la documentación del usuario. Descripción: Se realiza el proceso de creación del manual de usuario..

(29) Documento, entregables o artefacto: Documentación del producto. Con las actividades anteriormente definidas, se procederá a realizar la descripción de la ejecución de las fases de la metodología OPENUP (inicio, elaboración, construcción y transición) en las cuales se realizan iterativamente las actividades anteriormente descritas, a continuación, se puede observar el cronograma del proyecto.. Ilustración 8 Cronograma del proyecto. Posteriormente, se procede a realizar una introducción a cada una de las fases de la metodología ya descrita anteriormente, el detalle de lo realizado en cada una de estas fases, se encuentra en el capítulo de resultados. En la fase de inicio, se realizan las actividades necesarias, para entender el problema, delimitarlos y crear la posible solución para el mismo, adicionalmente se realiza el levantamiento de requerimientos y requisitos, además de información importante para el desarrollo de la solución propuesta al usuario, adicionalmente se construye un glosario, en el cual se encuentra contenidos los términos necesarios para establecer una adecuada comunicación con el cliente, en términos técnicos. En la segunda fase, la fase de elaboración, se procede realizar la construcción de la arquitectura para la solución, además de la selección y construcción de la arquitectura, se realiza la construcción del modelo entidad relación, para la base de datos que.

(30) almacenara la información necesaria, posterior a la construcción de la arquitectura y el modelo relacional, estos son sometidos a diversas revisiones con el fin de ajustar detalles y refinar el modelo relacional. En la tercera fase de la metodología, la fase de construcción, se realiza todo el proceso de desarrollo de la solución, implementando la arquitectura construida en la fase anterior, además de la implementación del modelo entidad relación, la descripción al detalle de este proceso, se encuentra en el capitulo de resultados. En la ultima fase, la fase de transición se describe el proceso de refinamiento de la solución, luego de realizar las pruebas, además en esta fase, se realiza la construcción de los manuales de usuario y demás manuales necesarios, la descripción de este proceso se puede observar en el capitulo de resultados. 5.6.. Metodología del proyecto. En esta parte, se describe la metodología el proyecto, en la cual se muestran las actividades realizadas que se encuentran por fuera de la metodología de ingeniería, esto con el fin de mostrar el proceso seguido para el desarrollo de este proyecto, primeramente, se realiza una reunión con el fin de establecer el problema a tratar y determinar los factores que inciden directamente en dicho problema, producto de este proceso se obtuvo la definición del problema la cual esta consolidada en este documento. Luego, se procede a realizar el estudio de los antecedentes de dicho problema, y a construir el objetivo que tendría la construcción de una solución para resolver este problema, adicionalmente, se realizó una investigación de antecedentes, y la revisión del estado del arte, el proceso de investigación del estado del arte y la definición del objetivo de la solución, se encuentran consignados en este documento. Adicional al proceso anteriormente descrito, se realizan reuniones para el levantamiento de información de importancia para el desarrollo del proyecto, adicionalmente, se realizo un estudio y capacitación en el tema de la destilación de fenoles y etanoles, lo anterior con el fin de dar claridad sobre algunos aspectos químicos. Finalmente, se realiza la elección de la metodología a implementar durante el proceso de desarrollo de este proyecto de investigación, además, se realizó una estimación de los costos en los que los desarrolladores del proyecto podrían incurrir..

(31) 6. 6.1.. RESULTADOS. Fases de la metodología. 6.1.1. Inicio Durante esta etapa de la metodología se procede a realizar la construcción del documento de visión, la definición de requerimientos y su adecuado refinamiento, la definición de los requisitos del sistema, para el desarrollo de las actividades anteriormente mencionadas, se requiere de realizar varias reuniones entre el stakeholder y el grupo de trabajo, el stakeholder primeramente entrega una descripción de la necesidad necesita solucionar, con base en lo relatado con el stakeholder, se procede a iniciar con la contrición del documento de visión, el documento de visión producto de la primera reunión con el stakeholder, se encuentra referenciado como el anexo 1. Posteriormente, en una nueva reunión, se procede a realizar el levantamiento de requerimientos del sistema, esta labor se realiza entre el stakeholder y el equipo de trabajo, para el desarrollo de esta actividad es importante que la necesidad este claramente definida, como resultado del desarrollo de esta actividad se obtiene la lista maestra de requerimientos, la cual es refinada y finalmente aprobada por el stakeholder. Continuando con el proceso, se procede a realizar una reunión con el stakeholder, con el fin de recolectar los requisitos de la solución y con base en ellos realizar la construcción del documento de especificación de requisitos, una vez construido el documento este debe ser aprobado por el stakeholder en una reunión posterior, el documento construido en esta actividad se encuentra referenciado en el anexo 2. Luego, se procede a realizar la construcción de los casos de uso, con base en los requerimientos ya definidos, una vez determinados lo casos de uso, se procede a realizar la especificación de cada uno de ellos especificando el o los requerimientos que están involucrados en cada uno de los casos de uso, a continuación, se mostrara la especificación de uno de los casos de uso mencionados, el documento de especificación de casos de uso construidos, se encuentran referenciados en el anexo 3..

(32) Nombre del Caso de Uso Resumen Actor. CU_01:. Registrar Docente. Id. Requerimiento RF_07. CU_01. El Docente ingresa al panel de registro e ingresa los datos necesarios para registrarse en laboratorio. Docente Actor. Sistema 3.. 1. El Actor selecciona la opción Docente. Curso básico de eventos 3. El Actor selecciona la opción de registrar.. 5. El Actor llena el formulario con los datos requeridos y presiona el botón enviar.. 2. El sistema muestra la ventana correspondiente al docente, en la cual se encuentra la opción para ingresar y registrar.. 4. El sistema muestra la ventana correspondiente al registro de docente, en el cual se presentan el formulario a diligenciar. 6. El sistema revisa la información obligatoria y finalmente realizar el registro del docente en el laboratorio.. 7. El actor recibe el mensaje de registro exitoso.. Caminos alternativos Caminos de excepción Puntos de Extensión Pre condiciones Post condiciones. Criterios de aceptación. N/A Si el sistema detecta que los datos del formulario no están completos o se presentan errores en el tipo de dato ingresado el sistema notifica la excepción No Aplica. No Aplica Se almacena la información del alumno dentro del sistema. •. Se almaceno en la Base de Datos el registro del docente con todos los campos diligenciados por el Actor.. •. En caso de que se presente una excepción al momento de validar los datos dicha excepción se notificará al usuario de manera clara..

(33) Autor Fecha. Maryury Carvajal. Carlos Becerra 14 Junio del 2017. Tabla 2 Tabla de especificación de casos de uso. El documento de casos de uso que se referencia en el anexo 3, fue aprobado por las partes en una reunión en cumplimiento de la actividad de Finalmente, se procede a realizar una reunión, con el fin de realizar la construcción del glosario, con el fin de esclarecer terminología del entorno químico que se no es del todo clara para el equipo, lo anterior con el fin de dar claridad respecto a términos técnicos propios de la ejecución del laboratorio de química a simular, como resultado se construye el glosario con los términos requeridos, el documento producido puede ser observado en el anexo 4. 6.1.2. Elaboración En esta fase de la metodología se procede realizar el planteamiento de la arquitectura más adecuada para el desarrollo de la solución, para ello, primeramente, se procede a realizar la investigación respecto al modelo de arquitectura que más se ajustaba a las necesidades de la solución planteada, luego de realizar varias reuniones con el equipo de trabajo, se realiza la elección de una arquitectura de dos capas, la cual ofrece diversas ventajas ajustadas a la solución, primeramente nos permite tener una conexión persistente con la base de datos, este factor es de vital importancia dado que para la solución de requiere una comunicación constante con la base de datos, lo anterior con el fin de alimentar la base de datos, con los datos obtenidos por el sistema durante la ejecución de la solución, en la imagen que se adjunta a continuación se puede observar el diagrama de componentes.. Ilustración 9 Modelo de arquitectura.

(34) En el documento de arquitectura se puede encontrar la descripción de los componentes y su funcionalidad, además el diagrama de actividades completo, dicho documento se puede ver referenciado en el anexo 5. Posteriormente se procede a iniciar la construcción del diagrama relacional de la base de datos, con el fin de almacenar la información importante del sistema, inicialmente como parte del proceso de construcción del diagrama relacional, se procede a realizar al elección del motor de base de datos, la elección del motor de base de datos esta sujeta a los motores que soporta la versión gratuita de unity, por tal razón, se escoge como motor de base de datos SQLite dado que posee un buen rendimiento al realizar operaciones de manera eficiente en comparación con otros motores, reúne los cuatro criterios ACID, además de ser una herramienta libre. Para la construcción del diagrama se establece primero las tablas que contendrán la información del sistema, para ello se definen los nombres de dichas tablas, posteriormente se definen los atributos de cada una de las tablas, luego se proceden a determinar las posibles relaciones que existirán entre dichas tablas, una vez definidas las relaciones, se procede a realizar una revisión del primer modelo y refinarlo, el proceso de revisión del modelo, se realiza dos veces más, con el fin de dejar el modelo que mejor se ajusta a la necesidad, el modelo relacional puede ser visualizado en el anexo 6..

(35) Ilustración 10 Modelo relacional de base de datos. 6.1.3. Construcción Una vez definida la arquitectura y los diagramas de base de datos, se procede a iniciar con el proceso de desarrollo de la solución, con base en las especificaciones y la documentación entregada en las fases anteriores, para iniciar el proceso de desarrollo se procede a primeramente dividir en módulos la solución, lo anterior con el fin de organizar el proceso de construcción de la solución, una vez establecidos los módulos, se puede evidenciar que hay módulos que son independientes los unos de los otros, los cuales pueden ser trabajados paralelamente, adicionalmente se evidencia algunos módulos de los cuales dependen otros módulos, lo cual permite darle un nivel de prioridad a la construcción de los módulos, con el fin de realizar una revisión del cumplimento de los requerimientos, se procede a realizar la asignación de los requerimientos que se satisfacen con la construcción de cada módulo, a continuación, se puede observar una taba con la información de los módulos, su descripción y los requerimientos funcionales que satisface..

(36) Módulo Funcional. Descripción. Este módulo se encarga de soportar todos los procesos relacionados con el registro y login del docente MF-01 Gestionar Docente. Requerimientos. RF-07: Registrar Docente RF-09: Validar usuario. RF-01 Crear prueba de conocimiento.. MF-02 Gestionar Prueba de conocimiento. Este módulo se encarga de soportar todos los procesos relacionados con la prueba de conocimiento, permite la creación de la prueba, inhabilitar una prueba y habilitación de la prueba.. RF-03 Inhabilitar pruebas de conocimiento. RF-04 Habilitar pruebas de conocimiento.. RF-06: Registrar Alumno. MF-03 Gestionar Estudiantes.. Este módulo se encarga de soportar todos los procesos relacionados con el registro y login del alumno.. RF-09: Validar usuario. RF-02 Responder prueba de conocimiento. Este módulo se encarga de soportar todos los procesos relacionados con la simulación.

(37) de la práctica y habilitación de los sub módulos relacionados.. RF-05 Calcular puntaje de la prueba de conocimiento RF-08: Simular práctica. MF-Gestionar simulación. Tabla 3 Tablas de módulos funcionales. El módulo gestionar simulación el cual se encarga de la práctica de laboratorio, se divide en cinco sub módulos, los sub módulos anteriormente mencionados son habilitados según el resultado de la prueba, el estudiante, debe nivelar sus conocimientos o complementarlos, lo anterior con el fin de que la práctica de laboratorio sea más enriquecedora para el estudiante, por modulo se tiene una sección teórica, con información importante del tema del módulo y otra sección con un juego interactivo cuyo fin es fortalecer la información teórica con una actividad práctica, en el último modulo se encuentra como tal la práctica de laboratorio, con la simulación de los elementos de laboratorios y la guía del desarrollo de la práctica. Posterior al proceso de desarrollo del sistema, se procede a realizar la construcción de los casos de prueba de la funcionalidad de la solución, una vez establecidos los casos de prueba, se procede a realizar la construcción del documento de casos de prueba, en el cual se realiza la especificación de dichos casos de prueba y toda la información referente a ellos, finalmente, al momento de realizar las pruebas, se realiza la construcción del documento de ejecución de casos de prueba, en el cual quedan consignados los resultados de las pruebas de funcionalidad realizadas.. 6.1.4. Transición En esta etapa se inicia con un refinamiento del sistema con base en la retroalimentación entregada por el stakeholder, además se realiza la revisión de los problemas u inconvenientes que se evidenciaron al realizar la ejecución de las pruebas de funcionalidad, lo anterior con el fin de terminar el proceso de desarrollo para realizar el despliegue, para el caso de este proyecto, el despliegue se realizara en el equipo personal del stakeholder, dado que por el momento no se dispone de un habiente productivo para realizar el despliegue. Siendo esta la última fase del proceso de desarrollo de la aplicación, se procede a.

(38) realizar la construcción de los manuales necesarios para realizar la instalación de la solución, para ello se construye el manual de instalación, con el paso a paso para la realización de la instalación, además se construye el manual de usuario, el cual es construido a un alto nivel de detalle, este manual se divide en dos, la primera es la parte del manual de usuario para los docentes y la segunda parte es el manual de usuario para los alumnos, dado que la solución cuenta con las dos perspectivas, es importante detallar las funcionalidades a las cuales tiene acceso cada uno de los usuario de la solución. Las funcionalidades y los documentos descritos anteriormente son evidencia de todo el trabajo esfuerzo que involucro el desarrollo de este proyecto, producto del arduo proceso ya descrito se realiza la entrega del ejecutable de la solución y la base de datos en su versión final, junto con toda la documentación referenciada en los anexos de este documento. 7.. IMPACTO Y LIMITACIONES. El prototipo que se desarrollo puede tener un impacto en el rendimiento de los estudiantes que hagan uso del aplicativo, ya que al ofrecer la posibilidad de que el contenido sea adaptable por parte del docente, llegando a utilizarse con diferentes temáticas y no solo limitándose a el laboratorio de alcoholes y fenoles virtual. Adicionalmente el componente de gamificación que tiene el software permite despertar el interés de los estudiantes por competir entre ellos de una manera sana mientras que aprenden de una forma didáctica e innovadora sobre los temas que se les ofrecen. De igual forma la herramienta es un complemento que ayuda a los estudiantes a reforzar sus conocimientos de una forma interesante y divertida, pero no se busca reemplazar por completo el uso de laboratorios físicos en el área de química ni en otras áreas donde se puedan aplicar este tipo de estrategias, sino que se le ofrece una alternativa a los colegios que ayude tanto a sus alumnos como docentes a mejorar sus conocimientos sobre TIC y el uso pedagógico que se puede encontrar dentro de la gamificación. Por otra parte dentro de las limitaciones que encontramos luego de realizar todo el proceso de diseño y desarrollo del prototipo fue el poco apoyo que obtuvimos por parte del colegio donde se tenía planteado realizar las pruebas con los estudiantes de grado once, ya que por cuestiones de tiempos y logística no se pudo realizar el testeo con los alumnos que se quería..

(39) 8.. CONCLUSION. Luego del desarrollo del aplicativo pudimos apreciar el potencial que ofrece el uso de los sistemas adaptativos en la educación y mucho más cuando se utilizan técnicas de gamificación para motivar y potenciar el interés por aprender siempre un poco más sobre un tema en específico, en este caso sobre química orgánica. Además diseñar el prototipo utilizando un software especializado en la creación de videojuegos como lo es Unity 3D, nos permitió considerar que el uso de estas herramientas no son únicamente para la creación de aplicaciones para el entretenimiento, sino que también tiene un potencial muy importante que aún no se ha explorado del todo en la parte educativa y científica. El desarrollo del prototipo se realizó centrándonos únicamente en módulos teóricos y prácticos para el área de química, en el tema de destilación de fenoles y alcoholes, pero al tener como base ya el sistemas adaptativo y con gamificación que planteamos, se puede extender a cualquier otra área del conocimiento, ofreciéndoles una herramienta muy útil no solo a los docentes de ciencias naturales sino que también a asignaturas como historia, ciencias sociales, matemáticas, entre muchas otras. Adicionalmente los profesores pudieron detectar por medio de la herramienta el nivel de conocimiento que tienen sus estudiantes con respecto a un tema específico, identificando así los puntos claves en los que se debe reforzar con cada alumno de un modo diferente a las clases normales que se tienen en la rutina dentro de la institución educativa. También pudimos identificar que el realizar prototipos de software para el uso de la comunidad de una forma gratuita puede estimular la acogida de nuevas tecnologías como metodologías comunes dentro de la enseñanza de los colegios de la ciudad y el país, generando así más oportunidades en el desarrollo de este tipo de aplicaciones enfocadas en el aprendizaje. Finalmente se pudo ver que este tipo de herramientas interactivas pueden ayudar tanto a los estudiantes como a los docentes. A los alumnos a ver un tema en concreto desde otra perspectiva que el de las clases tradicionales de los colegios colombianos, y por parte de los profesores al encontrar alternativas innovadoras para poder enseñar a sus estudiantes y cerrar un poco la brecha tecnológica que se puede llegar a evidenciar entre generaciones..

(40) 9.. BIBLIOGRAFÍA. [1] Marqués, P. (2013). Impacto de las Tic en la educación: Funciones y Limitaciones. 3cTIC, 2(1), 10. (Consultado 27 de Enero de 2017). [2] Ministerio TIC. (2016). Gestión TI: Nacional, Inversión por rubro y sectores. Recuperado de: http://estrategiaticolombia.co/estadisticas/stats.php?id=137&pres=content&jer=4 (Consultado 15 de Febrero de 2017). [3] Las TIC en la enseñanza de la Biología en la educación secundaria: Los laboratorios virtuales. Marta Lopez, Juan Gabriel, Revista Electrónica de enseñanza en ciencias. (Consultada 30 de julio 2016). [4] FONTIC. (2016). Proyectos de Inversión 2016. Recuperado de: https://www.mintic.gov.co/portal/604/articles-1783_recurso_2.pdf. (Consultado 6 de Abril del 2017) [5] FONTIC. (2015). Proyectos de Inversión 2015. Recuperado de: https://www.mintic.gov.co/portal/604/articles-1783_recurso_1.pdf. (Consultado 6 de Abril del 2017) [6] El laboratorio en la enseñanza de las ciencias: Una visión integral en este complejo ambiente de aprendizaje. Julia Flores, María Caballero, Marco Moreira, Revista de investigación UPEL. (Consultada 12 de Abril de 2017) [7] Clasificación de Laboratorios Virtuales de Química y Propuesta de Evaluación Heurística, Zulma Cataldi, Diego Chiarenza, Claudio Dominighini, Fernando J. Lage. Disponible en: http://sedici.unlp.edu.ar/bitstream/handle/10915/19937/Documento_completo.pdf?se quence=1(consultada 16 de septiembre del 2016). [8] Moreno, J., Vicari, R. M., & Ovalle, D. (2010). Hacia una taxonomía en la educación asistida por computador. Revista Educación En Ingeniería, 27–36. (consultada 16 septiembre de 2016). [9] Deterding, S., Khaled, R., Nacke, L., & Dixon, D. (2011). Gamification: toward a definition. Chi 2011, 12–15. (Consultada 02 de mayo de 2017). [10] Contreras Ruth, E. J. (2016). Gamificacion en aulas universitarias. (Consultada 16 Abril de 2017).

(41) [11] Pérez, C., Carlos, J., García, C., Piqueras, M., Collado, V., Dedo, D., … Martín, P. (n.d.). Gamificación y Docencia : Lo que la Universidad tiene que aprender de los Videojuegos. (Consultada 02 de mayo de 2017). [12] Castillo, A. A., Lozano, C. A. F., & Pineda, W. F. R. (2014). Aprende jugando: el uso de técnicas de gamificación en entornos de aprendizaje. IM-Pertinente, 2(1), 125–143. Retrieved from http://revistas.lasalle.edu.co/index.php/im/article/view/2708 [13] Saraguro-bravo, R., Jara-roa, D. I., Agila-palacios, M., & Sarango-lapo, P. (2016). Uso de técnicas de gamificación en el diseño tecnopedagógico de un MOOC, 1–8. [14] Balduino, Ricardo. 2007. “Introduction to OpenUP (Open Unified Process).” Organization 1–9. Disponible en: https://eclipse.org/epf/general/OpenUP.pdf. (Consultada 02 de mayo de 2017). [15] Ley No 1341 del 30 de julio del 2009. (Consultada 12 de agosto de 2016).. 10.. ANEXOS.

(42) 10.1.. Anexo 1: Documento de visión 1. Introducción. En el presente documento se identifican los diferentes aspectos correspondientes a la visión y alcance del proyecto de Prototipo de herramienta adaptativa para la simulación de laboratorios de química. El aplicativo standalone de este proyecto se plantea como una solución para la simulación de laboratorios de química en el tema de destilación de fenoles y etanoles. Además de poder simular la práctica de laboratorio, también se puede realizar un complemento teórico previo a la práctica con el fin dar bases teóricas para el desarrollo de la práctica. 1.1. Alcance En el presente documento se pretende presentar las limitaciones y los requerimientos que son necesario exponer y analizar con el fin de realizar un correcto desarrollo del proyecto de herramienta adaptativa para la simulación de laboratorios de química, de igual manera se desea mostrar las características del producto final de desarrollo que brinda la solución y cumpla con los requisitos especificados. 1.2. Definiciones, acrónimos y abreviaturas UML: Unified Modeling Lenguage, por sus siglas en inglés, las cuales traducen Lenguaje Unificado de Modelado. JS: Hace referencia al lenguaje de programación JavaScript, el cual es interpretado, débilmente tipado y es usado principalmente para las implementaciones en el lado del cliente o front-end en aplicativos web. C#: Hace referencia al lenguaje de programación C Sharp por su pronunciación en inglés, es un lenguaje de programación orientado a objetos cuya sintaxis básica deriva de C/C++ y utiliza el modelo de objetos similar al de java. UNITY: Es un motor de videojuegos multiplataforma creado por unity Technoligies,. 2. Características del producto.

(43) 2.1. Características principales En el desarrollo del proyecto se utilizarán las mejores prácticas usando técnicas y herramientas que permitan el mejor desempeño del trabajo de desarrollo de la aplicación standalone, las herramientas utilizadas para el desarrollo de este proyecto son la siguientes: • Se utiliza la multiplataforma de desarrollo de videojuegos Unity. • Se utilizará el lenguaje de desarrollo C Sharp • Se utilizará la metodología ágil de desarrollo OpenUP • Validación Final (Documento final de requerimientos, documento final de requisitos). 3. Usuarios 3.1. Perfil de los interesados 3.1.1. Programa Ingeniería de Sistemas Debido a que el proyecto descrito en las secciones anteriores de este documento es el trabajo de grado de los autores, es pertinente presentar y sustentar la solución ante el programa de ingeniería de sistemas de la Universidad Distrital Francisco José de Caldas, la cual será la encargada de evaluar y aprobar el proyecto. 3.1.2. Docente del área de química: Un docente del área de química es considerado el cliente del proyecto dado a que es el encargado de realizar la practica como parte de sus clases y quien usara el proyecto. 3.1.3. Estudiante: Dado que el proyecto desarrolla una práctica del área de química, él estudiante es el encargado de realizar la prueba y realizar la práctica. 3.2. Perfil de Usuario El proyecto contará don dos tipos de perfiles de usuario, cada uno con un nivel de acceso diferente lo cual restringirá las funcionalidades de cada uno de ellos:.

(44) 3.2.1. Docente: Este usuario contara con permisos necesarios para tener acceso a las siguientes funcionalidades del aplicativo: • • •. Crear Prueba de Conocimiento. Habilitar Prueba de Conocimiento Inhabilitar prueba de conocimiento.. 3.2.2. Alumno: Este usuario contara con permisos necesarios para tener acceso a las siguientes funcionalidades del aplicativo: • Diligenciar prueba de conocimiento. • Simular práctica de laboratorio..