Implementación de un ambiente de aprendizaje virtual para la asignatura Mediciones Electrónicas

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(1)Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA Implementación de un ambiente de aprendizaje virtual para la asignatura Mediciones Electrónicas Autores: Sandor Antonio Abreu Gordillo Luis Antonio Cárdenas Rodríguez Tutor:. Dr. Carlos Roche Beltrán Santa Clara 2007 "Año 49 de la Revolución".

(2) Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas Facultad de Ingeniería Eléctrica Departamento de Electrónica y Telecomunicaciones. TRABAJO DE DIPLOMA Implementación de un ambiente de aprendizaje virtual para la asignatura Mediciones Electrónicas Autores: Sandor Antonio Abreu Gordillo E-mail: [email protected]. Luis Antonio Cárdenas Rodríguez E-mail: [email protected]. Tutor: Dr. Carlos Roche Beltrán Profesor Auxiliar. Departamento Electrónica y Telecomunicaciones E-mail: [email protected] Santa Clara 2007 "Año 49 de la Revolución".

(3) Hago constar que el presente trabajo de diploma fue realizado en la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas como parte de la culminación de estudios de la especialidad de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, autorizando a que el mismo sea utilizado por la Institución, para los fines que estime conveniente, tanto de forma parcial como total y que además no podrá ser presentado en eventos, ni publicados sin autorización de la Universidad.. Firma del Autor Los abajo firmantes certificamos que el presente trabajo ha sido realizado según acuerdo de la dirección de nuestro centro y el mismo cumple con los requisitos que debe tener un trabajo de esta envergadura referido a la temática señalada.. Firma del Autor. Firma del Jefe de Departamento donde se defiende el trabajo. Firma del Responsable de Información Científico-Técnica.

(4) "Lo sabio es la meta del alma humana y, a medida que se avanza en sus conocimientos, va alejando a su vez el horizonte de lo desconocido." Heráclito. i.

(5) TAREA TÉCNICA 1. Búsqueda de información sobre las nuevas tendencias en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas en otras universidades de Cuba y el extranjero. 2. Desarrollo de mapas conceptuales para las unidades temáticas de la asignatura. 3. Búsqueda, selección y elaboración de ejemplos ilustrativos de aplicaciones afines a las Mediciones Electrónicas, utilizando software de simulación (Orcad, Electronic Workbench, etc.). 4. Selección de ejemplos de aplicación de instrumentos virtuales para las Mediciones Electrónicas. 5. Implementación de un curso de Mediciones Electrónicas en la plataforma interactiva Moodle. 6. Elaboración del informe final.. Firma del Autor. Firma del Tutor. ii.

(6) RESUMEN El presente trabajo se dedica a la implementación de un ambiente de aprendizaje virtual en la plataforma interactiva Moodle, para la asignatura Mediciones Electrónicas. Para enfrentar este proyecto de tesis, fue necesario hacer una búsqueda de información que permitiera conformar el marco teórico-conceptual de la investigación, haciendo énfasis en las tendencias que se presentan en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas en otras universidades de Cuba y del extranjero, herramientas de software utilizadas, empleo de la instrumentación virtual, plataformas interactivas, etc. Además, se realizó una selección de las herramientas de software de simulación de uso más frecuente en la instrumentación electrónica, como Electronic Workbench, Orcad, etc. y se desarrollaron ejemplos ilustrativos. Asimismo, se elaboraron un conjunto de mapas conceptuales dedicados a las unidades temáticas más importantes de la asignatura y se realizó una búsqueda y selección de ejemplos ilustrativos de aplicaciones afines a las Mediciones Electrónicas, con el objetivo de enriquecer los materiales que dispone actualmente la Facultad de Ingeniería Eléctrica para impartir la asignatura. Además, se hace énfasis en la utilización de la instrumentación virtual usando la tarjeta de sonido para la adquisición de la señal y el empleo del LabVIEW.. iii.

(7) ÍNDICE INTRODUCCIÓN .................................................................................................... 1 CAPÍTULO 1.. MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y. TENDENCIAS. .....................................................................................................5. 1.1.. Las Mediciones Electrónicas en los planes de estudio de las. universidades .................................................................................................... 5 1.1.1.. El caso de las universidades cubanas............................................... 6. 1.1.1.1.. Objetivos, contenidos y sistemas de habilidades ....................... 6. 1.1.1.2.. Resultados del proyecto MES “Generalización de experiencias. en la enseñanza de la Electrónica” .............................................................. 6 1.1.2. 1.2.. El caso de las universidades extranjeras......................................... 11. Tendencias que se presentan en la enseñanza de las Mediciones. Electrónicas ..................................................................................................... 13 1.2.1.. Empleo de herramientas de simulación........................................... 13. 1.2.2.. Empleo de la instrumentación virtual ............................................... 18. 1.3.. Ambientes virtuales de enseñanza aprendizaje: nuevo paradigma en. educación......................................................................................................... 21 1.3.1.. Ambientes virtuales de enseñanza-aprendizaje .............................. 21. 1.3.2.. Los mapas conceptuales ................................................................. 23. 1.3.2.1.. Elementos de un mapa conceptual .......................................... 25. 1.3.2.2.. Características de un mapa conceptual ................................... 27. 1.3.2.3.. Ventajas del empleo de mapas conceptuales .......................... 27. 1.3.3.. Plataformas interactivas .................................................................. 28. CAPÍTULO 2.. MAPAS CONCEPTUALES Y HERRAMIENTAS DE. SOFTWARE PARA LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS.................................. 34 2.1.. Desarrollo de Mapas Conceptuales para las Mediciones Electrónicas ..................................................................................................................34. 2.2.. Herramientas de software .................................................................... 38.

(8) 2.2.1.. Empleo del Orcad ............................................................................ 38. 2.2.2.. Empleo del EWB.............................................................................. 39. 2.2.3.. Empleo del DAQ Designer............................................................... 41. 2.2.4.. Instrumentación electrónica virtual .................................................. 43. 2.3.. Esquemas circuitales de aplicaciones afines a las Mediciones. Electrónicas ..................................................................................................... 46 CAPÍTULO 3.. IMPLEMENTACIÓN DE UN CURSO DE MEDICIONES. ELECTRÓNICAS EN LA PLATAFORMA INTERACTIVA MOODLE .................. 47 3.1.. Criterios de selección de plataformas ................................................ 47. 3.2.. ¿Por qué Moodle?................................................................................. 49. 3.3.. ¿Qué es Moodle? .................................................................................. 49. 3.3.1.. Ventajas de Moodle ......................................................................... 50. 3.3.2.. Desventajas de Moodle ................................................................... 51. 3.4.. Algunas orientaciones y sugerencias................................................. 51. 3.4.1.. Módulos de Moodle ......................................................................... 52. 3.4.2.. Especificación de los Módulos más importantes ............................. 53. 3.5.. Metodología docente-organizativa ...................................................... 56. 3.5.1.. Medios y recursos............................................................................ 57. 3.5.2.. Diseño del curso de Mediciones Electrónicas en Moodle................ 58. 3.5.3.. Estructura del curso......................................................................... 59. 3.5.4.. Algunas herramientas desde el punto de vista del profesor ............ 64. 3.5.5.. Propuesta de mejoras...................................................................... 66. CONCLUSIONES ................................................................................................. 68 RECOMENDACIONES ......................................................................................... 69 BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................... 70 ANEXOS ............................................................................................................... 75 Anexo #1. Programa analítico ........................................................................ 75.

(9) Anexo #2. Mapas Conceptuales ..................................................................... 77 Anexo #3. Ejemplos simulados en el Orcad.................................................. 82 Anexo #4. Utilización de EWB para el estudio del Efecto de Carga............ 86.

(10) INTRODUCCIÓN. En la sociedad de la información, la influencia de las comunicaciones, la electrónica y la informática, se ve reflejada en todos los ámbitos de la vida diaria, en el bienestar económico y en la salud. Esto plantea nuevos desafíos en cuanto a la humanización y la moral del hombre, la sustentabilidad ambiental y, sobre todo, respecto a la necesidad de adaptación a un medio en permanente transformación. Desde la década pasada se ha propiciado, la investigación y desarrollo de sistemas informáticos que proporcionen espacios de comunicación, coordinación y de colaboración, para soportar el trabajo de equipos de personas separadas geográficamente que tienen en común, conversaciones, actividades, asuntos y proyectos. Todo esto basado en la explotación inteligente de las ventajas que proporcionan las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC). Esta área general de trabajo ofrece un campo fértil para desarrollar creativamente diversas formas de enseñanza, de aprendizaje y de colaboración para grupos de trabajo académicos y de investigación. El potencial que ofrecen las redes de computadoras en la educación, capacitación y entrenamiento, ha estimulado la investigación en sistemas integrados de enseñanza-aprendizaje que, además de proporcionar material educativo, permitan clasificar, planificar, evaluar y orientar las actividades de los alumnos, para que estos aprendan eficientemente. En la Facultad de Ingeniería Eléctrica (FIE) de la Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV) y específicamente en el terreno de la Electrónica Aplicada, se han desarrollado un conjunto de investigaciones (trabajos de diplomas, tesis de master y doctorado) con el objetivo de emplear adecuadamente los recursos que ofrecen las TIC, y más concretamente la red de computadoras, en el proceso de enseñanza-aprendizaje. Los resultados alcanzados hasta el momento evidencian la necesidad de continuar trabajando en esta dirección y así realizar transformaciones que permitan dar. 1.

(11) INTRODUCCIÓN. respuestas a las necesidades que surgen en la formación del profesional en la sociedad de la información. La asignatura Mediciones Electrónicas, no constituye una excepción entre las demás materias de la disciplina Electrónica, así lo evidencia el resultado obtenido tras el desarrollo del proyecto MES “Generalización de experiencias en la enseñanza de la Electrónica”. Se trata de transitar hacia formas superiores de garantizar el aprender a aprender, de emplear adecuadamente las herramientas que garanticen el aprendizaje significativo de los estudiantes, de usar convenientemente: los recursos de software de simulación; de instrumentación virtual; las plataformas interactivas, etc. Por lo tanto, para el presente trabajo de diploma se plantea el siguiente problema de investigación: Necesidad de disponer de materiales de apoyo para la enseñanza de la asignatura Mediciones Electrónicas, que permitan conformar un entorno de aprendizaje virtual. Para resolver este problema, se deben responder las siguientes interrogantes científicas: •. ¿Cuáles son las nuevas tendencias que se presentan en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas en otras universidades de Cuba y el extranjero?. •. ¿Qué utilidad ofrece el desarrollo de mapas conceptuales?. •. ¿Qué herramientas de software se utilizan en la instrumentación electrónica?. •. ¿Cómo utilizar instrumentos de medición electrónica virtuales?. •. ¿Cómo implementar un curso de Mediciones Electrónicas utilizando una plataforma interactiva?. El objetivo principal de esta investigación consiste en seleccionar y/o desarrollar, utilizando software de simulación, ejemplos de aplicaciones que puedan constituir 2.

(12) INTRODUCCIÓN. materiales y herramientas de apoyo, y conformar un entorno de aprendizaje virtual para la asignatura Mediciones Electrónica. Para lograr el objetivo general, se ha realizado una subdivisión en los objetivos específicos siguientes: •. Buscar información sobre las nuevas tendencias en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas en otras universidades de Cuba y el extranjero.. •. Desarrollar mapas conceptuales para las unidades temáticas de la asignatura.. •. Buscar, seleccionar y elaborar ejemplos ilustrativos de aplicaciones afines a las Mediciones Electrónicas, utilizando software de simulación (Orcad, Electronic Workbench, etc.).. •. Seleccionar ejemplos de aplicación de instrumentos virtuales para las Mediciones Electrónicas.. •. Implementar un curso de Mediciones Electrónicas en la plataforma interactiva Moodle.. Con este proyecto se pretende contribuir a un mejor aprendizaje de la asignatura Mediciones Electrónicas, tanto en el Curso Regular Diurno (CRD), como en el Curso Por Encuentros (CPE). Se dispondrá de un entorno de aprendizaje virtual, lo cual ofrece respuesta a las posibilidades de aplicación de las TIC en el ambiente universitario. Además, se encuentra en correspondencia con las necesidades que surgen ante el advenimiento de los planes de estudio D, donde es significativo la disminución de horas lectivas para las asignaturas y la necesidad de transitar hacia la semipresencialidad. El informe está estructurado de la siguiente forma: resumen, introducción, capítulos, conclusiones, recomendaciones, bibliografía y anexos. En el primer capítulo, “Mediciones Electrónicas: situación actual y tendencias”, se abordan aspectos relacionados con las tendencias que se presentan en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas en otras universidades de Cuba y del extranjero,. 3.

(13) INTRODUCCIÓN. herramientas de software utilizadas, empleo de la instrumentación virtual, modalidades, plataformas interactivas, etc. En el segundo capítulo, “Mapas conceptuales y herramientas de software para las Mediciones Electrónicas”, se aborda la elaboración de mapas conceptuales, análisis y selección de esquemas circuitales para la simulación; selección de ejemplos ilustrativos de aplicaciones afines a las Mediciones Electrónicas; así como la utilización de instrumentos virtuales implementados en LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench). El tercer capítulo, “Implementación de un curso de Mediciones Electrónicas en la plataforma interactiva Moodle”, se dedica al desarrollo e implementación de un curso de Mediciones Electrónicas en Moodle, facilidades que se consiguen, propuesta de empleo en la docencia, etc. Finalmente, se realizan consideraciones sobre las posibilidades de continuación del trabajo.. 4.

(14) CAPÍTULO 1. MEDICIONES. ELECTRÓNICAS:. SITUACIÓN. ACTUAL Y TENDENCIAS. En este capítulo se analiza cómo es el estudio de la asignatura Mediciones Electrónicas en las universidades cubanas y extranjeras. Así como las nuevas tendencias en la enseñanza de la misma, la utilización de herramientas de simulación e instrumentos virtuales. Se abordará además sobre los ambientes virtuales de enseñanza aprendizaje; así como el uso de mapas conceptuales para facilitar tanto el aprendizaje como la enseñanza. Por último, se hace referencia al uso de las plataformas interactivas. 1.1. Las Mediciones Electrónicas en los planes de estudio de las universidades La instrumentación electrónica es la técnica que se ocupa de la medición de cualquier tipo de magnitud física, de la conversión de la misma a magnitudes eléctricas y de su tratamiento para proporcionar la información adecuada a un sistema de almacenamiento, procesamiento, visualización, transmisión y/o control (Pérez, Álvarez, Campo, Ferrero & Grillo, 2004). Como consecuencia del desarrollo tecnológico en los últimos años, la instrumentación electrónica ha evolucionado considerablemente, clasificándose dentro de las tecnologías complejas que según Valdés (1997) establece que son aquellas que están constituidas por un conjunto de componentes básicos y de subsistemas de complejidad creciente que a partir de un cierto nivel se describen mediante un conjunto de conceptos básicos no excluyentes entre sí, que se subdividen a su vez en uno o más niveles de subconceptos asociados o excluyentes entre sí. Por consiguiente, en el marco de la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica, es necesario el estudio de la asignatura Mediciones Electrónicas, para. 5.

(15) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. proporcionar al estudiante los conocimientos y habilidades necesarias para desempeñarse adecuadamente frente a los requerimientos actuales. 1.1.1. El caso de las universidades cubanas Producto de la importancia que tienen las Mediciones Electrónicas en el desarrollo de habilidades para la selección y operación de instrumentos de medición, la misma constituye una materia fundamental para la formación de Ingenieros en Telecomunicaciones y Electrónica, en Cuba esta asignatura se imparte en las siguientes universidades: •. La Universidad de Oriente (UO). •. Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas (UCLV). •. El Instituto Superior Pedagógico “José Antonio Echevarria”. (ISPJAE). •. La Universidad de Pinar del Río (UPR). 1.1.1.1. Objetivos, contenidos y sistemas de habilidades La asignatura Mediciones Electrónicas se imparte en el 3er año del Curso Regular Diurno y en el 4to año del Curso para Trabajadores en la carrera de Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica. De acuerdo con los Planes de Estudios “C” modificados (vigentes actualmente), y para esta asignatura específicamente, se pueden consultar y analizar los objetivos generales instructivos, los contenidos, así como los sistemas de habilidades los cuales están disponibles en el anexo 1 (MES, 1998). 1.1.1.2. Resultados del proyecto MES “Generalización de experiencias en la enseñanza de la Electrónica” Con la finalidad de estudiar la correspondencia del proyecto docente de las Mediciones Electrónicas con el plan de estudios definido para la carrera, tomando en cuenta además, la forma en que se imparte esta asignatura en los demás Centros de Educación Superior (CES) de Cuba; se han aprovechado los. 6.

(16) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. resultados obtenidos en las dos etapas del proyecto: “Generalización de experiencias en la enseñanza de la Electrónica”. Dicho proyecto generó un debate a través del correo electrónico, en el cual participaron profesores de los CES mencionados anteriormente y de la Universidad de Camagüey (UC). Los principales aspectos tratados para orientar el debate virtual, fueron los siguientes: •. Cumplimiento de las indicaciones del plan de estudios.. •. Actualidad de las temáticas tratadas de acuerdo a la evolución de la Tecnología Electrónica.. •. Actualidad de las temáticas tratadas de acuerdo a la evolución de la Electrónica como objeto de estudio. Se toma como referencia lo que se hace en centros universitarios de reconocido prestigio internacional.. •. Orden en que son tratados los temas.. •. Actualidad de la bibliografía utilizada.. •. Utilidad de los recursos de software que se utilizan. Contribución potencial al cumplimiento de los objetivos de la asignatura.. •. Recursos de hardware que se utilizan. Contribución potencial al cumplimiento de los objetivos de la asignatura.. •. Formas organizativas de la docencia que se utilizan. Asignación de tiempo para cada una de ellas.. •. Sistema de evaluación que se utiliza.. •. Correspondencia entre el método de enseñanza que se aplica y los recursos que se utilizan. Vigencia del método.. En las opiniones emitidas por los expertos en electrónica de los diferentes Centros de Educación Superior de Cuba, se evidencia una adecuada correspondencia entre las valoraciones cualitativa y cuantitativa. Con los criterios emitidos por los 7.

(17) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. especialistas se pretende llamar la atención sobre los indicadores que reciben señalamientos (Chaljub, 2002). La valoración obtenida para los aspectos más significativos, a tener en cuenta en este proyecto de investigación, son las siguientes: 1. Cumplimiento de las indicaciones del plan de estudios Se considera que de forma general existe plena correspondencia con las indicaciones del plan de estudio para esta especialidad. 2. Actualidad de las temáticas tratadas de acuerdo a la evolución de la Tecnología Electrónica En general las temáticas tratadas de acuerdo a la evolución de la Tecnología Electrónica son de gran actualidad en todas las universidades. 3. Actualidad de las temáticas tratadas de acuerdo a la evolución de la Electrónica como objeto de estudio En general hay gran actualidad en las temáticas pero existen algunos planteamientos hechos por el ISPJAE sobre las otras universidades como: •. No se observa alusión a aspectos que se aplican directamente en el campo de las Telecomunicaciones.. •. Se. aprecian. limitaciones. del. programa. en. el. tratamiento. de. la. instrumentación básica electrónica moderna. 4. Orden en que son tratados los temas En los diferentes Centros de Educación Superior de Cuba los temas son tratados adecuadamente, de lo más simple a lo más profundo. En la Tabla 1.1 se puede apreciar el orden en que son impartidos los temas en los diferentes CES. De la tabla se refleja la diversidad de temas, pero a pesar de esto, los objetivos de la asignatura se cumplen. Vale señalar que el ISPJAE, al tener una gran cantidad de temas en su programa trae consigo que los mismos tengan muy pocas horas y no permita la concreción del objetivo del tema. En todo caso, es preferible no fragmentar demasiado el objeto de estudio. 8.

(18) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Mediciones Electrónicas. ISPJAE. Oriente. UPR. UCLV. Tema I. Introducción a las Mediciones Electrónicas. Introducción a la metrología. Instrumentos eléctricos y electrónicos.. Introducción a las Mediciones Electrónicas.. Tema II. Instrumentos Eléctricos.. Instrumentos Electrónicos Analógicos. Convertidores primarios (Sensores).. Elementos Primarios de Medición.. Tema III. Instrumentos Electrónicos. Tema IV. Sensores. Tema V. Registradores y Osciloscopios. Tema VI. Generadores de Señal. Tema VII. Medición de Frecuencia, Fase y Tiempo.. Tema VIII. Mediciones especiales para las Telecomunicaciones.. Tema IX. Verificación de los medios de Medición.. Tema X. Tendencias actuales de las Mediciones Electrónicas.. Medición de Instrumentación Sistemas Digitales parámetros no con la de Medición. eléctricos computadora personal. Instrumentación Electrónica Moderna. Las Microcomputadoras Personales en las Mediciones Electrónicas.. Tabla 1.1 Temas de la asignatura Mediciones Electrónicas en los diferentes CES de Cuba.. 9.

(19) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. 5. Actualidad de la bibliografía utilizada Las opiniones más significativas son las siguientes: •. Se considera que la bibliografía que se ofrece pudiera ser mayor aprovechando los recursos de Internet, enfatizando en hojas de datos y notas de aplicación.. •. Utilizar materiales complementarios actualizados en formato electrónico.. •. Se utiliza un texto actual, pero se recomienda utilizar en mayor grado, bases de datos de instrumentos reales en el mercado mundial disponible a través de Internet.. 6. Recursos de software que se utilizan En general los recursos de software que se utilizan en los CES son adecuados, pero se recomienda el empleo del DAQ Designer de National Instrument para el análisis y diseño de canales de medición. 7. Recursos de hardware que se utilizan Los principales señalamientos destacan que los laboratorios para prácticas reales han sufrido deterioro por los años de explotación, lo que pone en peligro el cumplimiento de los objetivos de la asignatura. Se deben buscar soluciones económicas como el uso de instrumentos virtuales. 8. Formas organizativas de la docencia que se utilizan. Asignación de tiempo para cada una de ellas. Los principales señalamientos muestran preocupación por lo siguiente: •. Debe ser incrementado el porcentaje de actividades prácticas, ya que esta asignatura tiene ese carácter por excelencia.. •. Se considera que debe aumentarse la cantidad de horas en seminario o clase práctica para la ejercitación y debate de algunos temas.. 10.

(20) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. •. Se considera que el cincuenta por ciento del tiempo dedicado a clases teóricas en forma de conferencias, es demasiado para una asignatura de carácter práctico y que no tiene examen final.. 9. Sistema de evaluación que se utiliza En general, en todos los CES, queda bien reflejado el sistema de evaluación y la forma de llevarlo a cabo, lo que se corresponde con las indicaciones del plan de estudio. 10. Correspondencia entre el método de enseñanza que se aplica y los recursos que se utilizan. Vigencia del método. En todos los CES existe plena correspondencia entre el método de enseñanza y los recursos que se emplean así como la vigencia del método. 1.1.2. El caso de las universidades extranjeras Las Mediciones Electrónicas es una asignatura común en el estudio de la Ingeniería Electrónica en todos los centros de educación superior a nivel global, la tabla que a continuación se muestra, ejemplifica como se incluye la asignatura en los distintos planes de estudios de algunas universidades, así como la distribución de temas. Las Universidades extranjeras, cuyos planes de estudio fueron analizados son: •. Universidad de Valencia (UV), España.. •. Universidad de Kent (UK), Inglaterra.. •. Instituto Tecnológico de Morelia (ITM), México.. •. Universidad de Manchester (UM), Inglaterra.. 11.

(21) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Mediciones Electrónicas. UV. UK. ITM. UM. Tema I. Introducción y conceptos básicos.. Principios generales sobre mediciones e instrumentación. Generalidades en las. Señales y Captura de información.. mediciones. . Instrumentos básicos de. Sensores y sistemas se sensado.. Las etapas de sensado y acondicionamiento electrónico.. Dispositivos de sensado. Tema III. Adquisición de señales en un sistema de medida.. Acondicionamiento de señal y presentación de datos.. Instrumentos avanzados. El entorno de las mediciones.. Tema IV. Las interferencias en un sistema de medida.. Fuentes de alimentación. Medición de parámetros. Instrumentación moderna.. Tema II. medición de CA y CD. y variables eléctricas Ruido y filtrado. Tema V. Tabla 1.2. Temas de la asignatura Mediciones Electrónicas en las diferentes universidades extranjeras.. En la tabla 1.2 se puede apreciar la diversidad de temas tratados en las diferentes universidades; pero hay un tronco, que se pudiera considerar común, en la enseñanza de la asignatura, en la mayoría de estos centros y que se puede resumir en los siguientes temas: •. Generalidades en las mediciones, donde se aborda sobre los errores en las mediciones, señales, captura de información, etc.. •. Acondicionamiento de la señal donde son tratados los tranductores, sensores, etc.. •. Uso de instrumentos analógicos y digitales. •. Empleo de herramientas de simulación y uso de instrumentos virtuales 12.

(22) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. 1.2. Tendencias que se presentan en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas Salaverría (2003) es de la opinión que el avance que ha experimentado la Microelectrónica en los últimos años ha permitido que herramientas antes reservadas para grandes sistemas informáticos o empresas, se encuentren ahora a disposición de la mayoría de los usuarios. Entre ellas se pueden citar: •. Simulación. •. Instrumentación virtual. Es por ello que en los planes de estudio de la asignatura Mediciones Electrónicas, en los centros rectores de la Ingeniería en Telecomunicaciones y Electrónica de Cuba y el extranjero, se incluyan temas referidos al estudio y aplicación de las mencionadas herramientas. 1.2.1. Empleo de herramientas de simulación Las herramientas de simulación juegan un papel fundamental en el proceso de aprendizaje de las Mediciones Electrónicas ya que hoy en día la simulación de circuitos se ha convertido en un paso obligado en cualquier metodología de diseño debido a las innumerables ventajas que reporta su utilización. El uso de la simulación conlleva a una utilización más flexible de las computadoras, ya que se pueden plantear situaciones en las que los estudiantes pueden comprobar y experimentar virtualmente situaciones que pueden manifestarse en la realidad, además de posibilitarle al alumno un estrecho vínculo con el proceso que se analiza en si, a través de una serie de operaciones como: verificar el efecto que produce en determinado circuito, la variación de diferentes parámetros, detener el tiempo, así como hacer análisis a determinadas temperaturas, etc. (Roche, 2005). La simulación ayuda a los estudiantes en el diseño de los circuitos porque les permite analizar detalladamente los mismos antes de montarlos físicamente sin el riesgo de destruir algún componente y además el alumno tiene la oportunidad de. 13.

(23) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. comprobar la influencia que tiene la variación de los componentes sobre el comportamiento del circuito. Los simuladores han evolucionado muy rápidamente, junto a los modelos de componentes de todo tipo, lo que unido a la evolución de los ordenadores sobre los que se ejecutan, han hecho de la simulación una herramienta muy eficaz y por lo tanto imprescindible (Salaverría, 2003). En los planes de estudio de varias universidades alrededor del mundo se utilizan las herramientas de simulación en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas, fundamentalmente en las prácticas de laboratorio como complemento de la parte teórica. Existen una gran cantidad de programas de simulación que se utilizan con dicho propósito, dentro de los cuales sobresalen: MultiSIM NI MultiSIM es una de las herramientas más populares a nivel mundial para el diseño y simulación de circuitos eléctricos y electrónicos. Este software de simulación proporciona avanzadas características que permiten ir desde la fase de diseño a la de producción utilizando una misma herramienta. NI MultiSIM es un software que integra una potente simulación SPICE y entrada de esquemáticos integrándolo en un laboratorio de electrónica sumamente intuitivo sobre una Personal Computer (PC). Basado en herramientas de diseño PCB profesionales, NI MultiSIM fue diseñado pensando en las necesidades de los educadores y ayudando al estudiante en su entendimiento a través de preguntas integradas en los diseños, componentes virtuales y nominales, protoboard virtual 3D, fácil forma de medir y muchas más herramientas (Ingeniería Electrónica, 2007). MultiSIM es el único software que proporciona un conjunto completo de instrumentos virtuales (ahora, además, ampliables mediante el lenguaje LabVIEW) que pueden ser cableados dentro del esquemático como se conectaría un instrumento en el mundo real. Permite introducir a los estudiantes en el mundo de 14.

(24) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. la instrumentación electrónica con 20 instrumentos indestructibles (analizador lógico de 16 canales, amperímetro, diagrama de Bode, analizador de distorsión, puntas de prueba dinámicas, contador de frecuencia, generador de funciones, multímetro, analizador de redes, osciloscopio (2 y 4 canales), analizador de espectros, voltímetro, vatímetro, y generador de onda), que operan como en la realidad. Los instrumentos virtuales son completamente interactivos, se puede realizar cambios durante la ejecución y ver los resultados en tiempo real, incluso algunos de ellos tiene exactamente la misma apariencia que su contrapartida de instrumento real. Este producto tiene como principal característica una excepcional combinación de facilidad de uso, flexibilidad y potencia. Instituciones de todo nivel, desde centros de formación con programas básicos hasta instituciones tan prestigiosas como el Massachussets Institute of Technology (MIT) que utilizan con éxito MultiSIM. Su completa guía personalizable permite que los instructores puedan diseñar sus propias interfaces de usuario y configurarlas para que puedan ser utilizadas en el proceso de enseñanza y evaluación (Cifuentes, 2006). Electronic Workbench (EWB) El EWB es un programa educativo que simula circuitos electrónicos analógicos y digitales elaborado por la firma Interactive Image Technologies Ltd., que pretende que los alumnos que comienzan el estudio de circuitos eléctricos y electrónicos se familiaricen con el entorno de trabajo de un laboratorio. Con este fin, el simulador convierte la pantalla de la computadora en un laboratorio virtual en el que el estudiante tiene a su disposición instrumentos como generadores, osciloscopio, multímetro y diversas componentes que puede conectar a su gusto sobre la placa de montaje para realizar su análisis (Moreno, 1998). El simulador de la parte analógica permite analizar con mayor profundidad los circuitos ya que se pueden utilizar modelos ideales o modelos con características reales mediante la asignación de valores a los parámetros característicos de cada componente.. 15.

(25) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Esta herramienta posee un ambiente gráfico bien sencillo ya que la representación de los resultados se hace mediante los diferentes instrumentos virtuales de medición. Una de las características más destacables de EWB son sus instrumentos de medida simulados (osciloscopio, analizador lógico de 16 canales, generador de funciones, multímetro, y trazador de Bode) que proporcionan la misma información que el estudiante obtiene cuando trabaja en un laboratorio de electrónica real. Las características antes expuestas justifican el uso de dicha herramienta por parte de varias universidades en las prácticas de simulación correspondiente a la asignatura Mediciones Electrónicas, fundamentalmente en los temas relacionados con el estudio del efecto de carga en las mediciones de voltaje y corriente; así como el estudio del Osciloscopio y el Generador de Funciones. La Figura 1.1 muestra el esquema de un circuito elaborado con EWB que se encuentra listo para simular y analizar en el cual se pueden observar las facilidades de este software. DAQ Designer Es un asistente de diseño creado por la empresa National Instrument. Este software es capaz de guiar al usuario a través del proceso de especificaciones para un sistema de medición. Este diseñador solicita información sobre sensores o tipos de señal, velocidad de muestreo, número de canales y otros parámetros y, después, recomienda una solución de hardware y software que reúna cada uno de los requerimientos particulares del usuario (National Instrument, 2007). Esta herramienta puede ser utilizada en el estudio de las Mediciones Electrónicas, fundamentalmente en los temas relacionados con las mediciones de parámetros no eléctricos así como el análisis y diseño de canales de medición.. 16.

(26) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Figura 1.1. Ejemplo de circuito elaborado con EWB. Personal Simulation Program with Integrated Circuits Emphasis (PSPICE) SPICE es el primero de esta generación de simuladores y fue desarrollado en la Universidad de Berkeley en California durante la década de 1970. Después el programa original fue mejorado por varias empresas lo que dio lugar a un gran número de versiones. La versión específica Pspice fue desarrollada por la firma Microsim (Carballar & Granado, 2001). PSPICE es un programa profesional que facilita el diseño y simulación de circuitos tanto analógicos como digitales. Esta herramienta ofrece la posibilidad de realizar distintos tipos de análisis, como por ejemplo de corriente directa (DC), respuesta de frecuencia (AC) y en el dominio del tiempo. También permite la realización de otros tipos de análisis como el paramétrico. Las versiones más reciente de PSPICE a partir de la 6.0 incorporan varias herramientas que mejoran la interfase con el usuario como: •. Captura gráfica de esquemas: Es de gran utilidad ya que permite ingresar el esquema de forma gráfica.. •. Modelado gráfico de componentes (PARTS): Permite introducir las características de las componentes activas de forma textual y gráfica.. •. Componentes. permitidos:. Permite. el. montaje. de. circuitos. con. componentes activas, pasivas, digitales, generadores de frecuencia variable, generadores de varios tipos de forma de onda. 17.

(27) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. •. Diseño de circuitos impresos: Permite el diseño de circuitos impresos.. •. Ayuda: Posee una ayuda online que facilita al estudiante consultar cualquier información sobre las componentes, tipos de análisis, etc.. Estas características hacen de Pspice uno de los software de simulación más utilizados en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas para las prácticas de laboratorio relacionadas con los más diversos temas que incluye dicha asignatura. Se puede señalar que actualmente Pspice ha sido incorporado al paquete Orcad razón por la cual muchas universidades usan este último. 1.2.2. Empleo de la instrumentación virtual ¿Qué es la instrumentación virtual? Mucho se habla por estos días de instrumentación virtual y las facilidades que la misma ofrece. El concepto de instrumentación virtual nace a partir del uso de la computadora como instrumento de medición de variables físicas representadas por señales analógicas de corriente o voltaje (National Instrument, 2007). En su principio, la instrumentación virtual fue utilizada para medir señales tales como temperatura, presión, etc. Pero en realidad el concepto de instrumentación virtual va más allá de la simple medición de corriente o voltaje; sino que involucra el procesamiento, análisis, almacenamiento y distribución de los datos e información relacionados con la medición de una o varias señales específicas. El instrumento virtual no solo realiza la adquisición de las señales, sino que además incluye la interfaz hombre-máquina, las funciones de análisis y procesamiento de las señales, el almacenamiento de los datos y la comunicación con otros equipos. En la Figura 1.2 se muestra un sistema de instrumentación virtual que responde a las características mencionadas anteriormente (Salaverría, 2003). El instrumento virtual se define entonces como el conjunto de software y hardware que agregado a una PC permite a los usuarios interactuar con la computadora como si se estuviera utilizando un instrumento electrónico hecho a medida (National Instrument, 2007). 18.

(28) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Figura 1.2. Representación de un sistema de instrumentación virtual. El término virtual nace precisamente de la funcionalidad y apariencia que se logra al utilizar la computadora como “instrumento” creando así una flexibilidad que no depende del fabricante como en el caso de los instrumentos tradicionales (Rivera, Hidalgo & Fernández, 2001). Instrumentos virtuales versus Instrumentos tradicionales •. En los instrumentos virtuales el software es la clave del sistema ya que se pueden construir instrumentos con la interfaz gráfica que uno desee inclusive agregarle más funcionalidad, al contrario de los instrumentos tradicionales donde el hardware es la clave.. •. En un instrumento virtual la incorporación de nuevas tecnologías se ve facilitada gracias al uso de la PC al contrario de los instrumentos tradicionales donde dicha incorporación es muy difícil.. •. Los instrumentos virtuales son en su gran mayoría definidos por el usuario, en detrimento de los instrumentos tradicionales que son definidos por el fabricante.. •. La relación costo-prestaciones en los instrumentos virtuales es baja debido a la variedad de funciones. Por el contrario en los instrumentos tradicionales esta relación es mayor.. La industria de la instrumentación está sufriendo importantes cambios como resultado de la revolución de las computadoras personales. Un gran número de ingenieros y científicos en todo el mundo usan PC para sus trabajos de diseño e 19.

(29) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. investigación. En este sentido las empresas dedicadas a la instrumentación están introduciendo en el mercado nuevas herramientas que mejoran las interfaces de programación y comunicación con el usuario. Ejemplo de ello son LabVIEW, LabWindow, y NIELVIS (National Instrument Educational Virtual Instrumentation Suite) de National Instrument. Múltiple son los ejemplos que se pueden citar de aplicaciones donde se refleje el empleo de la instrumentación virtual entre ellos: •. Los lenguajes de programación gráfica así como el diseño de instrumentos virtuales facilitan la implementación de sistemas para el análisis y evaluación de bioseñales además de contribuir a lograr mayor precisión en la detección y el análisis morfológico del electrocardiograma. Este trabajo muestra como se pueden adquirir y procesar bioseñales en tiempo real con instrumentos virtuales (Kleisinger, Socías & Monzón, 1999).. •. Los instrumentos virtuales son de gran importancia en el apoyo de la docencia ya que reportan grandes beneficios ante el déficit de materiales además de desarrollar en los estudiantes nuevas habilidades. En esta ponencia se presentan las experiencias en el uso de instrumentos virtuales en el estudio del espectro. ensanchado en el departamento de. telecomunicaciones de la UO en la cual se muestran un conjunto de simulaciones de un sistema de este tipo con el objetivo de apoyar el estudio de la asignatura Fundamento de las Comunicaciones III (Babún, 2002). •. En el departamento de Ingeniería Electrónica de la Universidad Politécnica de Valencia, España se desarrolló un trabajo que aporta alternativas en el uso de los instrumentos virtuales para el autoaprendizaje con el desarrollo de dos osciloscopios virtuales, uno analógico y otro digital lo cual facilita la asimilación de conceptos asociados a la Instrumentación Electrónica básica ya que reproduce fielmente las características y el funcionamiento de los equipos en la realidad (Sanchis, Rieta, Moratal & Bernad, 2006).. •. En la Facultad de Ingeniería Eléctrica de la Universidad Michoacana de San Nicolás de Hidalgo se llevó a cabo un proyecto para la elaboración de un medidor de energía virtual utilizando el LabVIEW, dicho instrumento indica 20.

(30) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. de manera digital en una computadora el consumo de energía en un local determinado gracias a que el mismo sensa las señales de voltaje y corriente del sistema y las introduce en la PC a través de una tarjeta de adquisición de datos (Anzurez & González, 2001). Como se puede apreciar, en la enseñanza de las Mediciones Electrónicas, es de gran utilidad el empleo de las computadoras, como recurso que permite realizar la simulación electrónica y el desarrollo e implementación de instrumentos de medición virtual. Además, con el desarrollo experimentado en los últimos años por las TIC se podría avanzar en el desarrollo de un ambiente de aprendizaje virtual, garantizando la formación del profesional en la sociedad actual: la sociedad de la información y el conocimiento. 1.3. Ambientes virtuales de enseñanza aprendizaje: nuevo paradigma en educación El cambio es uno de los atributos de la sociedad de la información, especialmente en el campo de la tecnología, donde las TIC imponen un nuevo paradigma tecnológico simbolizado por Internet y caracterizado como impactante en términos de su alcance social, económico, cultural y educativo (Barbe, 2002). El potencial que ofrecen las redes de computadoras, especialmente Internet en la educación, capacitación y entrenamiento, ha estimulado la investigación en sistemas integrados de enseñanza-aprendizaje que, además de proporcionar material educativo multimedia, permitan clasificar, planificar, evaluar y orientar las actividades de los alumnos, para que estos aprendan eficientemente. Este es un campo de reciente creación, del cual se prevé un gran desarrollo en la próxima década (Núñez, Sheremetov & Guzmán, 2000). 1.3.1. Ambientes virtuales de enseñanza-aprendizaje Se entiende por ambiente virtual de aprendizaje al espacio físico donde las nuevas tecnologías tales como los sistemas satelitales, Internet, los multimedia, y la televisión interactiva, entre otros, se han potenciado rebasando al entorno escolar tradicional que favorece al conocimiento y a la apropiación de contenidos, 21.

(31) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. experiencias y procesos pedagógico-comunicacionales. Están conformados por el espacio, el estudiante, el asesor, los contenidos educativos, la evaluación y los medios de información y comunicación (Hernández, 2002). Al estudiar el desarrollo de un entorno de aprendizaje virtual es necesario garantizar varios aspectos que permitan identificar las ventajas sobre el ambiente de aprendizaje tradicional, dentro de ellos se encuentran los siguientes: •. Los estudiantes, usuarios potenciales del ambiente de aprendizaje virtual, deben aprender de una forma efectiva a través de su interacción con el ambiente, entre ellos mismos y con el profesor.. •. El programa debe hacer uso de un adecuado modelo de aprendizaje, centrado más en el proceso que en el producto.. Necesidad de redefinir los procesos de enseñanza universitaria para entornos virtuales En este marco es donde se hace necesario profundizar la reflexión sobre los modos de aprender y organizar el aprendizaje, ya que el valor agregado que significa el desarrollo de las TIC puede ser limitado si simplemente se incorpora en organizaciones y prácticas tradicionales. Son aún muy escasos los trabajos acerca de las técnicas educativas de participación en entornos de aprendizaje virtual, las formas de trabajo colaborativo y cooperativo en línea, las ventajas y limitaciones de este entorno para la motivación e interacción entre los participantes, la apertura y la extensión del espacio educativo universitario. En cierto modo, estos nuevos entornos demandan una nueva configuración del proceso didáctico e interpelan el modelo hasta entonces usado en la universidad. Esto conlleva el planteo de una modificación en los roles tradicionalmente desempeñado por los sujetos que participan en el acto didáctico: le otorgan otras dimensiones a la labor del profesor como el diseño de situaciones instruccionales o la tutoría del proceso de aprendizaje de sus alumnos y le requieren mayor participación y compromiso a los alumnos a partir de la constitución de grupos de aprendizaje. 22.

(32) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Esta flexibilización de las instituciones de educación superior implica cambios en la concepción de los alumnos, cambios en los profesores y cambios administrativos en relación con el diseño y distribución de la enseñanza y con los sistemas de comunicación que la institución establece, en otros términos, cambios en los modelos de gestión educativa hacia modelos flexibles. Reflexionar sobre las posibilidades que las redes ofrecen en el ámbito universitario y sobre el papel que éstas van a jugar en la configuración de los nuevos espacios educativos, no puede hacerse sin atender a su relación con la equidad social, la competitividad económica y la formación ciudadana. Es preciso destacar que las actuales tecnologías permiten la articulación de procesos sociales a distancia, ya sea en las áreas metropolitanas, entre las regiones o entre los continentes, con los cambios en los marcos de referencia que ello supone. En cualquier caso, entendemos que la evolución de estos fenómenos va en la dirección de las transformaciones en curso (deslocalización de los medios de producción, fragmentación del proceso de trabajo, individualización de las tareas, reconstrucción del proceso productivo mediante redes de comunicación, etc.), y no se limitan a los ámbitos tecnológico y económico, sino que afectan también a la cultura, a la comunicación y a las instituciones educativas (Juarros, 2007). 1.3.2. Los mapas conceptuales Debido a la necesidad de poner las TIC al servicio de las situaciones de aprendizaje y trabajar en el desarrollo de nuevos modelos de enseñanza en correspondencia con los nuevos canales de la información, se ha trabajado en el empleo. de. estrategias. adecuadas. y. herramientas. que. posibiliten. su. implementación. Este es el caso del aprendizaje significativo y los mapas conceptuales. Los mapas conceptuales fueron desarrollados por el Profesor Joseph D. Novak de la Universidad de Cornell en la década del 60 basándose en las teorías de David Ausubel sobre el aprendizaje significativo.. 23.

(33) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Según Ausubel (1968, citado en Salaverría, 2003) “lo más importante en el proceso de aprendizaje es lo que ya el estudiante conoce”. Por lo cual el aprendizaje significativo se produce cuando se vinculan nuevos conceptos a otros que ya se poseen (Wikipedia, 2007). Durante el proceso de aprendizaje, la actividad mental constructiva del alumno se aplica a contenidos que poseen un grado considerable de elaboración, por lo cual el alumno no tiene que descubrir o inventar todo el conocimiento. Así se puede decir que la construcción del conocimiento es en realidad un proceso de elaboración, en el sentido de que el alumno selecciona, organiza y transforma la información que recibe de muy diversas fuentes, estableciendo relaciones entre dicha información y sus ideas o conocimientos previos (Roche, 2005). De esta forma cuando el estudiante aprende un contenido le debe atribuir un significado al mismo e incorporarlo de forma sustantiva en su estructura de conocimientos. Por otro lado la información demasiado abstracta o poco relacionada con los conocimientos que ya se poseen es más susceptible al olvido, que la información aplicable a situaciones relacionadas con experiencias de la vida real o vinculada a conocimientos obtenidos con anterioridad (Roche, 2005). Para lograr un aprendizaje más viable es necesario mostrarles a los estudiantes los contenidos de una manera lógica y apropiada, en forma de sistemas conceptuales organizados, interrelacionados y jerarquizados. Según Novak & Gowin (1988 citado en Salaverría, 2003) los mapas conceptuales persiguen el objetivo de presentar relaciones entre los conceptos en forma de proposiciones, es decir que son un recurso en forma de esquemas para representar significados conceptuales que permiten la elaboración de esquemas mentales de aprendizaje mediante los que los estudiantes pueden relacionar los nuevos conocimientos con los que ya poseen. Los mapas conceptuales son instrumentos de representación del conocimiento sencillo y práctico, que permiten transmitir con claridad mensajes conceptuales 24.

(34) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. complejos y facilitar tanto el aprendizaje como la enseñanza (Dursteler, 2004, Marzo). El desarrollo de mapas conceptuales puede ser importante para realizar el diseño de las lecciones de aprendizaje así como para elaborar programa de instrucciones completo correspondiente a una asignatura o disciplina. A la hora de elaborar dichos mapas se debe tener en cuenta los diferentes niveles jerárquicos, partiendo siempre de lo más general a lo específico, de lo complejo a lo simple (Segovia 2001, citada en Roche, 2005). Con el empleo de mapas conceptuales los estudiantes aprenden a tomar conciencia de sus conocimientos previos, a organizar la nueva información relacionándola con la de temas anteriores así como a elaborar resúmenes y síntesis, todo ello convierte a los mapas conceptuales en una herramienta muy potente para recordar todo lo que se debe conocer. La Figura 1.3 muestra un mapa conceptual sobre los mapas conceptuales. 1.3.2.1. Elementos de un mapa conceptual Según la definición de Novak, mencionada anteriormente, el mapa conceptual tiene tres elementos fundamentales: Conceptos Según Novak & Gowin (1988, citado en Salaverría, 2003) se entiende por concepto una regularidad en los acontecimientos o en los objetos que se designan mediante algún término. Existen tres tipos de conceptos: •. Supraordinados (mayor nivel de inclusividad). •. Coordinados (igual nivel de inclusividad). •. Subordinados (menor nivel de inclusividad). 25.

(35) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Palabras-enlace Son las palabras que se usan para unir conceptos y a su vez señalar la relación que existe entre ellos. Proposición Son dos o más conceptos unidos por palabras de enlace para formar una unidad semántica.. Figura 1.3. Mapa conceptual sobre mapas conceptuales 26.

(36) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. 1.3.2.2. Características de un mapa conceptual Los mapas conceptuales tienen tres características fundamentales: Jerarquización En los mapas conceptuales los conceptos están ordenados según su importancia. Los conceptos más generales se sitúan en los lugares más altos en la estructura gráfica. Selección Los mapas conceptuales son resúmenes que contienen lo más importante de un tema, texto, etc. Por ello antes de la elaboración de un mapa se deben elegir bien los términos que hacen referencia a los conceptos principales. Impacto visual Un buen mapa conceptual es conciso y muestra la relación entre las ideas de un modo simple y vistoso (Novak & Gowin, 1988, citado en Salaverría, 2003). 1.3.2.3. Ventajas del empleo de mapas conceptuales Segovia (2001 citada en Roche, 2005) señala algunas ventajas sobre el empleo de mapas conceptuales las cuales se mencionan a continuación: •. Facilita la organización lógica y estructurada de los contenidos, ya que permiten mostrar solo la esencia del contenido, separando esta de la información superficial.. •. Permite trabajar y corregir los errores conceptuales de los estudiantes. Además de facilitar una relación de la información con otros conceptos relevantes de la persona.. •. Permite lograr un aprendizaje interrelacionado, ya que no separa los conceptos, las ideas de los alumnos y la estructura de la materia.. •. A la hora de recordar un concepto de una materia determinada el mapa conceptual constituye sin dudas una referencia importante.. 27.

(37) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. 1.3.3. Plataformas interactivas Las TIC irrumpen fuertemente en el campo de la educación y el aprendizaje e imponen la necesidad y la posibilidad de renovar las técnicas de enseñanzaaprendizaje, así como de renovar además los tipos de materiales docentes de que pueden disponer los alumnos. Un ejemplo de ello es el uso cada vez más frecuente de las plataformas interactivas, principalmente para la implementación de cursos de enseñanza a distancia, aunque no solo se utilizan en este sentido; sino que tienen utilidad además en el apoyo a la educación presencial, lo cual las convierte sin dudas en un instrumento muy valioso para el proceso de enseñanza aprendizaje. Las TIC van marcando ya muy seriamente un cambio en el modelo tradicional en el cual se ha basado el proceso docente educativo, donde el profesor y el estudiante coinciden en forma sincrónica en el aula, el laboratorio, etc. El uso de las plataformas interactivas dentro de las TIC propone varias modificaciones al proceso antes mencionado. Entre las cuales podemos citar (Padrón, 2006): •. La pizarra deja de ser lo principal en la actividad docente educativa.. •. El concepto de aula física pierde su sentido ya que la misma puede ser ahora cualquier sitio donde se encuentre una computadora conectada a la red.. •. El turno de clase no tiene un horario estrictamente delimitado ya que depende de los intereses y las posibilidades de los estudiantes.. •. Las fronteras físicas de la universidad se sustituyen por un nuevo ambiente de enseñanza virtual.. •. El profesor se apoya en las TIC para difundir una participación activa de los estudiantes en la que el color, el sonido (música, voz), la simulación hacen más interesante el proceso de aprendizaje.. •. Se enriquecen las relaciones sociales gracias a la comunicación a través del correo electrónico, chat, foros etc.. 28.

(38) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Según el análisis de Khan (2001 citado en Boneu, 2007), una plataforma interactiva debe tener en cuenta algunos aspectos fundamentales tales como: diseño institucional, pedagógico, tecnológico, del interfaz, evaluación, gerencia, soporte, y ética de uso. Por lo que no se trata de colocar un curso en una computadora, sino que es necesaria una combinación de recursos, interactividad, apoyo y actividades de aprendizaje estructuradas. Por ser el software que se ocupa de la gestión de usuarios, cursos y servicios de comunicación las plataformas de e-learning deben cumplir algunas características como son: Interactividad: Conseguir que el estudiante tenga conciencia de que él es el protagonista de su formación. Los alumnos eligen sus propios horarios de estudio según las necesidades, se ponen en contacto de manera rápida con sus compañeros o su profesor, a través de herramientas como el chat, foros, correos, etc. Flexibilidad: Conjunto de funcionalidades que permiten que el software tenga una fácil adaptación en la organización donde se va a implementar. Esta adaptación se puede dividir en los siguientes puntos: •. Capacidad de adaptación a la estructura de la institución.. •. Capacidad de adaptación a los planes de estudio de la institución donde se quiere implantar el sistema.. •. Capacidad de adaptación a los contenidos y estilos pedagógicos.. Escalabilidad: Capacidad de la plataforma de funcionar igualmente con un número pequeño o grande de usuarios. Se puede comenzar con un curso para una carrera (categoría en este caso) determinada y gradualmente añadir todos los cursos que se quieran en categorías diferentes, o en una misma categoría. Estandarización: Los cursos disponibles no son sólo los creados por la propia organización que hizo la plataforma, lo que sería una perdida de tiempo y dinero, sino que también pueden ser creados por terceras personas que conozcan el manejo de la misma, o utilizarlos en plataformas que cumplan con los estándares. 29.

(39) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. Cabrera (2006) señala que el uso de plataformas interactivas tiene una serie de ventajas entre las que se encuentran: •. Flexibilidad de las condiciones espacio temporales en el proceso educativo.. •. Proceso que se basa en el sujeto que aprende, de forma personalizada.. •. Modelo en el cual los estudiantes involucrados trabajan, aprenden y comparten conocimiento bajo la tutela de una persona más experimentada.. •. Hay una mayor influencia de la memoria visual y auditiva.. Existen múltiples plataformas creadas con el objetivo de gestionar cursos y servir de instrumento de comunicación entre profesores y estudiantes dentro del ámbito de la educación, con el objeto de mejorar la calidad de la misma. Una gran mayoría de las empresas e instituciones optan por usar plataformas privadas y cerradas como Webct (Web Course tools). Esto ocurre porque dichas plataformas tienen mayor adaptación e integridad, además de cumplir generalmente mayores estándares. Es difícil encontrar una plataforma General Public License (GPL) o sea de licencia general pública que se ajuste a múltiples necesidades y requerimientos. Es por este motivo que existen las plataformas de código abierto (open source) que permiten un crecimiento y desarrollo con equidad en educación. Al pensar en plataformas e-learning, sea comercial o no, es necesario que cuenten con ciertas características asociadas al objetivo especifico de mejorar la calidad de la educación (Guerra, 2003). A continuación se mencionan y describen brevemente las características de alguna de las plataformas de código abierto más populares: Microcampus Es una plataforma desarrollada por la Universidad de Alicante. Esta plataforma es utilizada en nuestro país por más de 16 Instituciones de Educación Superior (Stolik & Martínez-Aparicio, 2002). Claroline Desarrollada por la Universidad Católica de Lovaina, Bélgica. Está disponible en veinte idiomas entre ellos el español. Es un paquete de software de código libre 30.

(40) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. que permite a los profesores crear, administrar y añadir sus cursos a través de la Web. Se utiliza con los siguientes sistemas operativos: Linux, Unix, Windows, Mac OS X. ATutor Es un entorno de creación y gestión de cursos de código libre en línea .Hace especial énfasis en la accesibilidad de los materiales de aprendizaje .Se puede utilizar con los siguientes sistemas operativos: Unix, Linux, Windows, Mac OS X, Netware. Es uno de los entornos virtuales de enseñanza-aprendizaje de código abierto más difundido en el mundo. Drupal Drupal fue originalmente escrito por Dries Buytaert y es un sistema de administración de contenidos para sitios Web de código abierto. Permite publicar artículos, imágenes, u otros archivos y servicios añadidos como foros, encuestas, votaciones, blogs y administración de usuarios y servicios .El mismo se compone de una infraestructura base y un conjunto de módulos que ofrecen un amplio conjunto de funciones incluyendo sistemas para galerías de fotos y administración de listas de correo entre otros. Drupal es usado entre otros en intranets de compañías y enseñanza en línea entre otros. Moodle Moodle es una plataforma muy versátil ya que facilita la realización de foros muy dinámicos, posee herramientas de administración y organizadoras de foros síncronos o asíncronos. Maneja interfaz en varios idiomas y puede correr en un ambiente Windows; también se le pueden agregar módulos que incrementen su funcionalidad o modificar los existentes. Además permite elaborar cursos con muchos recursos de información ya sea en forma de texto, diagramas, fotografías, audio, video, sitios Web, entre otros además de encuestas, chat y otros. En Cuba como en el resto de mundo se han desarrollado plataformas para impartir cursos a distancia, a continuación se mencionan y describen brevemente dichas plataformas.. 31.

(41) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. SEPAD (Sistema de Enseñanza Personalizada a Distancia) Desarrollado en la UCLV es una plataforma que cuenta con varias interfaces que se mueven desde el ambiente clásico Web para los usuarios que tiene posibilidad de conexión en línea, una versión de clientes para poder acceder a los servicios de la plataforma a través de correo electrónico o una versión multimedia capaz de ejecutarse sin necesidad de conexión alguna. Además cuenta con un aula virtual donde se puede acceder a los diferentes materiales, auto evaluaciones, búsquedas, calificaciones, así como mensajería interna, foros de debate, anuncios, y salas de chat. Mundicampus Desarrollado por la empresa española Mundicampus y el Centro de Estudios de Ingeniería de Sistemas (CEIS) del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echeverría (ISPJAE) de Cuba en el año 2000. Esta es una plataforma cómoda y flexible que permite la impartición de cursos a distancia en un entorno Web. Dicho sistema cuenta con cuatro modalidades •. Trabajando en la red en sus 4 niveles de Administración (General, País, Centro y Programa). •. Trabajando en la red con posibilidad de administración desde el Nivel General a los niveles de País, Centro y Programa alojados en otros servidores.. •. Trabajando en Intranet con posibilidad de alojar una ilimitada cantidad de cursos y programas.. •. Trabajando en Intranet con una cantidad limitada de cursos. Para cada uno de estos niveles, existen herramientas de comunicación (tablones, foros,. chat,. correo. electrónico). donde. pueden. participar. los. usuarios. pertenecientes a cada uno. El contenido de la comunicación puede ir desde un carácter muy específico y docente como ocurre en el curso, hasta un carácter más general e informal que es más propio de los niveles de la universidad.. 32.

(42) CAPÍTULO 1: MEDICIONES ELECTRÓNICAS: SITUACIÓN ACTUAL Y TENDENCIAS. AprenDIST Sistema desarrollado en el ISPJAE, es una plataforma digital interactiva para la educación a distancia que permite crear los más diversos cursos. Y cuenta con las siguientes herramientas: Leer Tablón: Muestra la información general para todos los estudiantes y profesores. Escribir Tablón: Aquí el estudiante puede escribir en el tablón para publicar un anuncio o cualquier información de interés para todos. Foro: A través de esta opción podrá comunicarse con todos los usuarios del Centro para intercambiar opiniones y comentarios. Chat: A través de esta opción podrán comunicarse todos los estudiantes y profesores para intercambiar opiniones en tiempo real. Cursos: Esta opción permite mostrar el listado de cursos que el estudiante tiene disponibles. Correo: Cada estudiante tendrá su buzón de correo electrónico para recibir su correo y enviarlo a los profesores y otros estudiantes. Este correo está personalizado para ser utilizado solo dentro del entorno. Biblioteca: Permite acceder a la biblioteca.. 33.

(43) CAPÍTULO 2. MAPAS CONCEPTUALES Y HERRAMIENTAS DE SOFTWARE PARA LAS MEDICIONES ELECTRÓNICAS. El empleo y explotación eficiente de las TIC, disponibles en la FIE, como medios de enseñanza, es un aspecto que ha sido objeto de análisis de varias investigaciones y puede facilitar el aprendizaje de los estudiantes y responder a la transformación que requiere la escuela del siglo XXI. Por otra parte, se manifiesta la situación existente en los laboratorios de electrónica de la FIE, se trata de instrumentos limitados y de varios años de explotación por lo que sufren deterioro. A partir de esta problemática se ha podido identificar que existe un largo camino por recorrer e investigaciones por realizar en el ámbito de empleo de las TIC con el objetivo de favorecer el desarrollo de habilidades de aprendizaje y, contribuir a la formación profesional de los alumnos. Se trata de progresar hacia nuevas formas de enseñar y facilitar el aprendizaje de los alumnos empleando los nuevos canales de acceso a la información, la comunicación y el conocimiento; así mismo es necesario transformar las estrategias de intervención didáctica que se emplean en las aulas universitarias. Por lo tanto, el presente capítulo se dedica al desarrollo de mapas conceptuales de utilidad para la asignatura Mediciones Electrónicas, así como al desarrollo y/o selección de materiales de apoyo basados en la simulación electrónica y en el empleo de la instrumentación virtual. 2.1. Desarrollo de Mapas Conceptuales para las Mediciones Electrónicas La Electrónica Aplicada es una materia relativamente joven; pero en los últimos tiempos ha alcanzado un gran desarrollo lo que ha permitido que se convierta en una tecnología compleja, la cual se puede dividir en cuatro grandes campos en forma de tronco de pirámide como se puede apreciar en la Figura 2.1 (Salaverría, 2003). 34.