Mapas conceptuales para la enseñanza de sistemas operativos

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(1)Ministerio de Educación Superior Universidad Central “Marta Abreu” de Las Villas. TRABAJO DE DIPLOMA. Título:. Mapas Conceptuales para la enseñanza de Sistemas Operativos. Autores: Diagnyt Garrido Labrada. Lyanet González Pérez Tutor: Dr. C. Mateo Gerónimo Lezcano Brito.. 2009 “Año del 50 Aniversario del Triunfo de la Revolución”.

(2) “Cada cual debe aplicarse a la educación propia, hasta el último día de su vida.” Massimo D’Azegilio. “Enseñar es aprender dos veces.” J. Joubert. I.

(3) Dedicatoria. A mis padres, porque son la razón de mi vida, el ángel que siempre me cuida y me guía, por hacer realidad todos mis sueños, por todo el amor que me dan, por confiar en mí, por ser los mejores padres del mundo. A mi hermano, por ocuparse de mí en todo momento, por estar siempre a mi lado, por quererme tanto así como yo lo quiero.. Diagnyt. A mamá Olga, que siempre tuvo la ilusión y la fe de ver realizada esta etapa de mi vida, sé que la habría hecho muy feliz.. A mis padres y mi hermana, que han sido todo para mí. Lyanet. II.

(4) Agradecimientos. A toda mi familia, por apoyarme incondicionalmente en todo momento. Wilfredo, por todo el amor, la atención, dedicación que me das, y por demostrarme que siempre se puede volver amar. Carmen, por todo el cariño y las atenciones que me has brindado. Lyanet, mi gran amiga, mi confidente durante todos estos años, mil gracias a ti y a tu familia por todo el apoyo que me han dado. María Luisa, por ocuparse tanto de mí, aconsejarme y guiarme en la vida. Nancy, por su amistad en todo momento. Carlos Herrera, por ayudarme en todos estos años durante la carrera. Mateo, por toda su dedicación. Arazay, por ser una gran compañera en todos estos años que hemos compartido juntas. Daylin, porque eres de las personas con las que siempre se puede contar. Lenay, por ser mi amiga en todo este tiempo, a pesar de la distancia. Compañeros de año, por todos los momentos que hemos vivido en la carrera. Profesores, por su formación.. Diagnyt. III.

(5) A mi familia: Olguita, Luis Enrique y Liliana, por su apoyo, su testimonio de cariño y confianza, por la orientación que siempre me han dado, por su amor. Sin ustedes no lo hubiera logrado. A Diagnyt, por ser la amiga que me impulsa cada día a lograr mis metas, con la que siempre puedo contar, gracias por tu apoyo y tu amistad. A mi tutor, Mateo por sus consejos y enseñanzas, por darnos la ayuda profesional que necesitábamos. A mi gran amigo Carlos Rafael, por siempre decir “SI” a todos mis llamados. A Sonia y Maidelys por su tiempo y dedicación. Por esclarecer las palabras de esta investigación. A Carlos Andrés y Magdiel por compartir los momentos más agradables en el transcurso de estos años. A Daylin, por brindar la más generosa de las ayudas en todo momento. A Yailen, porque estando presente o distante su ayuda ha sido incondicional. A mis profesores en general quienes me han guiado en esta difícil trayectoria. A Yolanda y Cheche, ejemplos se solidaridad, los amigos más atentos que he conocido. Richiel y Murry, por aportar sus ideas y su arte. A todos mis compañeros que de una forma u otra han estado conmigo. Boris, Alexander, Anyelí, Yoana y Dayana por haberme alentado siempre con su maravillosa forma de ver la vida.. A todos aquellos que al término de esta etapa de mi vida han brindado su ayuda, apoyo y comprensión para lograr cumplir este ansiado sueño. ¡Muchas Gracias!. Lyanet. IV.

(6) Resumen El presente trabajo expone las ideas generales de un sistema concebido para la enseñanza de Sistemas Operativos (SO). En él se analizan las dificultades en el aprendizaje de la materia, justificando la existencia de una nueva herramienta que está especialmente dirigida a los estudiantes de Ciencia de la Computación. El sistema está constituido por un conjunto de mapas conceptuales que permiten la navegación y la interpretación de la terna concepto-palabra de enlaceconcepto. Asociado a los conceptos del mapa se presentan diversos recursos informáticos como páginas HTML, Applets de Java y multimedias, los cuales amplían los contenidos y permiten apreciar acciones no visibles e internas al SO facilitando su comprensión. También se abordan los aspectos teóricos acerca de la materia objeto de estudio (Sistemas Operativos), de la forma más abarcadora posible, aunque no todos los conceptos tratados están incluidos en la primera versión de la aplicación. El conocimiento está estructurado en cuatro mapas conceptuales, comenzando por el mapa “Sistemas Operativos” como principal que ofrece una visión general de los conceptos globales de la materia, a la vez que sirve para acceder a los tres. restantes. mapas. (“Administración. de. Memoria”,. “Planificación. del. Procesador” y “Sistema de Archivo”). El sistema se implementó con la herramienta CmapTools. Para el acceso al sistema se utiliza la tecnología cliente-servidor. La parte servidora reside en la Universidad de Granma (UDG) y la parte cliente puede acceder a ella desde cualquier lugar del mundo siempre que se disponga de Internet. Palabras Claves: Sistemas Operativos, Mapas Conceptuales, Enseñanza a Distancia, Informática Educativa. V.

(7) Abstract The present work presents the general ideas of a system developed for the teaching of the subject Operating Systems (OS). The difficulties to learn the subject were analyzed; this study justifies the existence of the new tool, which is mainly focused for the Computer Science students. The system consists of a set of concept maps that allow the navigation and interpretation of the term “conceptlink word-concept”. There are different informatics resources associated to the map concepts, for example, html pages, java Applets and multimedia, which expand the contents and allow to appreciate actions which are non-visible and internal to the OS, what facilitates its understanding. The theoretical aspects about the subject of study (OS) are also discussed, as comprehensive as possible, although not all these concepts are included in this first version of the application. The knowledge is structured in four concept maps, starting with the map “Operating Systems” as the main. This map offers a general vision of the global concepts of the subject, serving at the same time to access the three other maps ("Memory Management", "Processor Scheduling" and "File System"). The system was implemented using the CmapTools. For the access to the system the client-server technology was used. The server resides in the University of Granma (UDG) and the client part can access it from anywhere in the world, if an Internet connection is available.. Keywords: Operating Systems, Concept Maps, Distance Education.. VI.

(8) Índice Introducción ........................................................................................................ 1 Situación Problémica. .................................................................................... 2 Objetivo General ............................................................................................ 2 Objetivos Específicos .................................................................................... 2 Estructura de la Tesis .................................................................................... 3 1. Capítulo I: La enseñanza asistida por computadora y la enseñanza de los Sistemas Operativos. ......................................................................................... 4 1.1 Contexto histórico de los Mapas Conceptuales .............................................. 4 1.2 Los Sistemas Operativos ................................................................................ 8 1.2.1 El Sistema Operativo del mañana. ..................................................... 14 1.3 La enseñanza de los Sistemas operativos ................................................... 17 1.3.1 Objetivos de la asignatura Sistemas Operativos (SO) en la carrera Ciencias de la Computación. (básica para el Plan D) .................................. 18 1.4 Los mapas conceptuales y la enseñanza a distancia. .................................. 19 1.4.1 La enseñanza a distancia .................................................................. 21 1.4.2 Mapas Conceptuales: En la enseñanza a distancia ........................... 24 1.5 Resumen del capítulo ................................................................................... 26 2 Capítulo II: Los Mapas Conceptuales como medio para la Enseñanza de Sistemas Operativos. ....................................................................................... 28 2.1 Mapa conceptual que organiza el contenido de la asignatura Sistemas Operativos II ....................................................................................................... 28 2.2 Recursos asociados a los Mapas ................................................................. 29 2.2.1 Recursos insertados en la Aplicación. ............................................... 30 2.2.2 Mapa: Sistema Operativo................................................................... 32 2.2.3 Mapa: Sistema de Archivo. ................................................................ 35 2.2.4 Mapa: Planificación de la CPU........................................................... 42 2.2.5 Mapa: Administración de la Memoria ................................................. 44 2.3 Indicaciones para los estudiantes................................................................. 48 2.4 Aportes de la propuesta al desarrollo de la asignatura y la carrera. ............. 49 2.5 Resumen del capítulo ................................................................................... 49.

(9) 3 Capítulo III: La Tecnología Cliente-Servidor. El CMAP y la Enseñanza a Distancia. ........................................................................................................... 51 3.1 Creación del CmapTools. ............................................................................. 51 3.2 Elementos que caracterizan el CmapTools. ................................................. 52 3.3 La arquitectura de red del CmapTools. ........................................................ 54 3.3.1 Localizar un lugar ............................................................................... 54 3.3.2 Servidores en la misma Red de Área Local (LAN) ............................. 55 3.3.3 Localización de Sitios por el Directorio de Sitios ................................ 55 3.3.4 La localización de “Sitios Privados”. .................................................. 56 3.4 Instalación del CmapServer.......................................................................... 56 3.4.1 Pasos de instalación. ......................................................................... 56 3.4.2 Recomendaciones para la instalación................................................ 58 3.4.3 Resultados de la Instalación .............................................................. 58 3.5 Nivel de Acceso. ........................................................................................... 61 3.5.1 Identificadores de Usuarios y Contraseñas........................................ 62 3.5.2 Tipos de permisos en CmapTools. .................................................... 62 3.6 Resumen del capítulo. .................................................................................. 63 Conclusiones .................................................................................................... 65 Recomendaciones ............................................................................................ 66 Bibliografía ........................................................................................................ 67.

(10) Introducción. Introducción Hoy en día las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC) han alcanzado un vertiginoso desarrollo, favoreciendo los ambientes rutinarios de aprendizaje al pasar de métodos clásicos hacia otros caracterizados por la innovación y la interacción permanente. El siglo actual demanda habilidades o competencias en la administración de la información, ya sea al manejarla o solicitarla, por tanto los procesos de adquisición, selección y utilización, así como la creación de nuevos conocimientos, necesitan la utilización de herramientas que permitan energizar el proceso de enseñanza-aprendizaje. Las Universidades no son ajenas a estos retos y, ante la presencia de este desafío, enfrentan la adopción de otros tipos de medidas para su formación continua. La Educación a Distancia, por ejemplo, ofrece una solución complementaria y a veces más efectiva para satisfacer las necesidades formativas, ya que basa su atención en la posibilidad de atender demandas educativas insatisfechas por la educación convencional. La gran variedad de programas, flexibilidad de horarios, posibilidad de compatibilizar el estudio con el trabajo, posibilidad de interacción entre profesores y estudiantes, son algunos de los privilegios garantizados con la ayuda de las nuevas técnicas de aprendizaje, como también el desarrollo exponencial de la Telemática y herramientas que potencien el proceso de enseñanza-aprendizaje como lo son los Mapas Conceptuales. El grupo de Informática Educativa de la Facultad de Matemática, Física y Computación (MFC) tiene una vasta experiencia en el desarrollo de diferentes sistemas que sirven de auxiliar al proceso docente-educativo. En ese entorno se enmarca el presente trabajo, el cual pretende brindar una ayuda a los procesos cognitivos que ocurren en el aprendizaje de sistemas operativos desde la perspectiva de un estudiante de Ciencia de la Computación. La idea central del trabajo se basa en brindar una herramienta, apoyada en mapas conceptuales, que tendrán, asociado a los diferentes conceptos, recursos 1.

(11) Introducción. que sirven de apoyo al proceso de aprendizaje. Entre los recursos se cuenta con textos simples, simulaciones, páginas Web, entre otros. Con esta investigación los autores no pretenden desvalorizar el papel del profesor dentro del proceso docente-educativo, todo lo contrario, es una vía paralela donde se propone demostrar que la inserción de los Mapas Conceptuales en este modelo pedagógico contribuye a mejorar el proceso de enseñanza-aprendizaje. Situación Problémica. Reconociendo que la materia objeto de estudio presenta características particulares que la hacen difícil de organizar y asimilar, surgen las siguientes preguntas de investigación: •. ¿Puede organizarse el conocimiento en forma de mapas conceptuales de forma que sea más fácil de encontrar y asociar los conceptos discutidos en las asignaturas que estudian los sistemas operativos?. •. ¿Se logran explicar de una forma más clara, los conceptos estudiados si se asocian a ellos recursos apropiados que simulan o muestran las características particulares de los conceptos no visibles o difíciles de percibir?. Objetivo General Crear un sistema informático basado en mapas conceptuales para la enseñanza de Sistemas Operativos. Objetivos Específicos 1. Realizar un estudio de los temas a incluir en el sistema. 2. Diseñar y programar el sistema. 3. Publicar la parte servidora del sistema. 4. Realizar pruebas de funcionamiento del sistema.. 2.

(12) Introducción. Estructura de la Tesis El trabajo que se presenta está estructurado en tres capítulos: Capítulo 1. La enseñanza asistida por Computadoras y la enseñanza de los Sistemas Operativos. Este capítulo aborda aspectos generales de los Sistemas Operativos tales como: las problemáticas que influyeron en su. creación,. sus. clasificaciones,. características particulares, así como las tendencias futuras. Se fundamentan además, las dificultades en el estudio de los sistemas operativos, las que están asociadas a su complejidad. También se analizan los mapas conceptuales como un medio educativo: sus características y tipos, así como las ventajas que proporcionan para enseñar una materia determinada, en este caso sistemas operativos.. Capitulo 2. Los mapas conceptuales como medio para la enseñanza de Sistemas Operativos. Se describe la concepción del sistema, los mapas creados, las facilidades de navegación, los tipos de recursos asociados a cada concepto, así como el potencial que ofrece la herramienta CmapTools para su elaboración.. Capitulo 3. La tecnología cliente-servidor, el CMAP y la enseñanza a distancia. Se detalla la forma de configurar el CmapServer junto a la descripción de los servicios a instalar. Además, se expone una comparación entre una aplicación Cliente-Servidor y una dirección URL, siendo estas las diferentes formas de acceso que brinda el CmapServer a la herramienta creada.. 3.

(13) Capítulo 1. 1.. Capítulo I: La enseñanza asistida por computadora. y la enseñanza de los Sistemas Operativos.. En la actualidad el proceso de enseñanza - aprendizaje se caracteriza por una mayor complejidad y diversidad en el alumnado, una estrecha relación y complementación entre tecnología y enseñanza y un desarrollo vertiginoso de las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones (TIC). La diversidad de alumnos, las diferentes formas de enseñanza y las posibilidades tecnológicas hacen necesaria la búsqueda de nuevos medios y modelos de enseñanza que ayuden a usar la tecnología en función de mejorar lo que se aprende en aras de hacer la enseñanza más abarcadora. El desarrollo de medios tecnológicos está logrando no sólo cambiar los sistemas de relación entre el ser humano y el medio, sino también, instalarse como componente cultural, por lo que su utilización en la enseñanza es imprescindible. En el presente capítulo se hace un análisis del uso de los mapas conceptuales como medio de enseñanza y las ventajas que pueden aportar (sobre todo en la educación a distancia) cuando se vinculan con el desarrollo que actualmente han alcanzado las tecnologías de la información. El trabajo está enfocado en la enseñanza de Sistemas Operativos, es por ello que se particulariza en esa materia.. 1.1 Contexto histórico de los Mapas Conceptuales Hoy en día, las técnicas asociadas a los mapas conceptuales se utilizan cada vez más en los diferentes niveles educativos, involucrando la asimilación de conceptos y proposiciones nuevas. Son particularmente útiles en el aprendizaje significativo al permitir la inclusión de los nuevos conocimientos en estructuras cognitivas ya existentes. 4.

(14) Capítulo 1. El año 1972 marca el inicio del desarrollo de los mapas conceptuales, cuando el Investigador Científico Joseph D. Novak de la Universidad de Cornell, inicia su trabajo como director de un proyecto de investigación que sería el germen de las ideas que hoy sustentan esta técnica. Este proyecto se enfocó en hacer seguimiento a estudiantes de Educación Básica desde el primer grado hasta el onceno, para estudiar de qué manera la enseñanza de los conceptos básicos de ciencias en los dos primeros grados escolares influenciaría el aprendizaje posterior en ciencias y, además, comparar estudiantes que recibieran esa instrucción temprana con los que no la recibieran. Los resultados del proyecto pueden apreciarse en las propias palabras de Novak: “se nos ocurrió la idea de representar el conocimiento de los niños revelándolo mediante entrevistas estructuradas como una estructura jerárquica de conceptos y proposiciones. Nos impresionó la exactitud con la que esto expresaba el conocimiento de los niños y la forma en la que cambios muy específicos en su comprensión conceptual se podían evidenciar utilizando esta nueva herramienta de mapeo de conceptos”. (Ponce, 2007) Apoyándose en la psicología cognitiva de David Paul Ausubel, reconocido investigador de la psicología educacional, Novak planteaba que el factor más importante en el aprendizaje, es lo que el sujeto ya conoce muy bien, y que por tanto, el aprendizaje significativo ocurre cuando una persona consciente y de forma explícita vincula esos nuevos conceptos a otros que ya posee. Cuando se produce ese aprendizaje significativo, ocurren una serie de cambios en nuestra estructura cognitiva, modificando los conceptos existentes, y formando nuevos enlaces entre ellos. Esto es porque dicho aprendizaje dura más y es mejor que la simple memorización, los nuevos conceptos tardan más tiempo en olvidarse y se aplican más fácilmente en la resolución de problemas. (Ausubel, 1963) Muchos han sido los criterios publicados referentes al concepto de mapas conceptuales. Uno de ellos, definido precisamente por Novak en el famoso artículo "Aprendiendo a aprender", define los mapas conceptuales como una 5.

(15) Capítulo 1. técnica que representa, simultáneamente, una estrategia de aprendizaje, un método para captar lo más significativo de un tema y un recurso esquemático para representar un conjunto de significados conceptuales, incluidos en una estructura de proposiciones. (Novak and Gowin, 1984) Dada la abstracción del concepto podría plantearse una definición más amplia e integradora,. señalando. que. los. mapas. conceptuales. son. un. recurso. esquemático para representar un conjunto de significados conceptuales relacionados jerárquicamente, permitiendo visualizar y organizar los aspectos más importantes de un conocimiento. Como la enseñanza está relacionada con el conocimiento, uno de los campos de aplicación de los mapas conceptuales es precisamente la representación de ese conocimiento para ser utilizado como medio de enseñanza activo. Para la representación de tal conocimiento se usan diagramas, en los que los conceptos son figuras geométricas (rectángulos, elipses, etc.) que se encuentran unidas por líneas que representan relaciones entre ellos y en las que puede haber direccionalidad. De acuerdo con el planteamiento de Novak, los elementos básicos de un mapa conceptual son los conceptos, las palabras de enlace y las proposiciones, definiendo conceptos como “regularidades percibidas en acontecimientos u objetos, o los registros de acontecimientos u objetos, designados por etiquetas”. (Novak, 1998) Por otra parte, los profesores Sergio Dávila y Guillermo Martínez en su cursotaller “Mapas Conceptuales, en busca del aprendizaje significativo”, definen dichos elementos de la siguiente forma: (Dávila and Martínez, 2005). 1. Los Conceptos: También llamados nodos, hacen referencia a hechos, objetos, cualidades, animales, etc. Gramaticalmente los conceptos se pueden identificar como nombres, adjetivos y pronombres. 6.

(16) Capítulo 1. 2. Palabras de enlace: Son palabras que unen los conceptos y señalan los tipos de relaciones existentes entre ellos. 3. Proposiciones: Están constituidas por conceptos y palabras-enlace. Es la unidad semántica más pequeña que tiene valor de verdad. Los mapas conceptuales pueden representarse de varias formas, de acuerdo a la manera en que se establezcan las relaciones. Los de tipo jerárquico son los más usados debido a la propia definición y al acercamiento a la estructura en la que se supone que el ser humano almacena el conocimiento. Las diferentes formas en que se pueden representar son: (Rodríguez, 2007) • Mapas conceptuales jerárquicos: Novak, defiende la idea de que la información se represente en orden descendente de acuerdo a la importancia: el más importante en la parte superior (Novak, 1998). Este criterio es compartido por otros, como el Ing. Ernesto González Díaz que plantea que en estos tipos de mapas conceptuales, la información puede estar en orden ascendente o descendente, basta con que se establezca una jerarquía de conceptos, es decir, que de un concepto se derivan otros y a su vez de estos se obtienen otros. A los primeros se les denomina principales o primarios, a los segundos secundarios, y a los terceros terciarios, si de estos se derivaran otros conceptos serían cuaternarios y así sucesivamente. (González, 2004) • Mapas conceptuales en forma de araña: El mapa se estructura de manera que el término que representa al tema principal se ubica en el centro del gráfico y el resto de los conceptos llegan mediante la correspondiente flecha. La relación que se establece entre los conceptos simulan una tela de araña. • Mapas conceptuales Algorítmicos o Secuenciales: son aquellos mapas que representan una sucesión lógica entre los conceptos, es decir, los conceptos son colocados uno detrás del otro en forma lineal.. 7.

(17) Capítulo 1 • Mapa conceptual en sistema: en este tipo de mapa la información se organiza también de forma secuencial pero se le adicionan entradas y salidas que alimentan los diferentes conceptos incluidos en el mapa. • Mapas conceptuales hipermediales: son aquellos que en cada nodo de la hipermedia contiene una colección de no más de siete conceptos relacionados entre sí por palabras de enlaces. (Indexnet., 2005). 1.2 Los Sistemas Operativos Las primeras computadoras eran físicamente máquinas grandes que se operaban desde una consola. El programador tenía que cargar los programas manualmente en la memoria, desde los interruptores del tablero frontal, una cinta de papel o tarjetas perforadas. En aquellos tiempos solo existía el hardware del computador y el programador también era el operador del sistema de computación. Por ello en determinadas ocasiones el operador necesitaba un considerable tiempo de operación para realizar un trabajo. Cada trabajo consistía de varios pasos, por ejemplo: cargar la cinta de un compilador, ejecutar el compilador, descargar la cinta del compilador, cargar la cinta del ensamblador, ejecutar el ensamblador, descargar la cinta del ensamblador, cargar el programa objeto y ejecutarlo. Si ocurría un error en cualquiera de los pasos, probablemente habría que comenzar desde el principio. Cada paso del trabajo podía ocasionar la necesidad de cargar y descargar cintas magnéticas, cintas de papel o tarjetas perforadoras. Se realizaba siempre una secuencia de pasos repetitivos, (característica contemplada en la definición de un programa) por lo que se comenzó a ver que las tareas del operador podían plasmarse en un programa, originándose así los primeros sistemas operativos.. 8.

(18) Capítulo 1. Según James Peterson, (Peterson and Silberschatz, 1991) el Sistema Operativo es un programa que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware de una computadora y su propósito es proporcionar un entorno donde el usuario pueda ejecutar programas. En este caso el sistema operativo hace una extensión de las funcionalidades de la máquina, permitiendo la interacción (usuario - hardware) de forma más fácil. Para lograr lo anterior el sistema ofrece una interfaz de llamadas a su núcleo, conocidas como llamadas al sistema, que está formada por una colección de funciones básicas que permiten obtener variados servicios. Por ejemplo, es mucho más sencillo acceder a este sistema de llamadas para obtener un servicio del sistema (como leer o escribir archivos), que acceder directamente a instrucciones específicas del hardware. (Kifer and Smolka, 2007) Dos. interfaces de llamadas al sistema bien conocidas son las Win32 API. (Application Programming Interface) para varios tipos de sistemas operativos de Microsoft como Windows 2000/XP/Vista, y POSIX (Portable Operating System Interface) para Unix. (Silberschatz et al., 2005) Abraham Silberschatz (Silberschatz, 2006) considera que el sistema operativo es un programa que reparte recursos. Un sistema de computación tiene muchos recursos (de hardware y de software) que pueden ser necesarios para resolver un. problema:. tiempo. de. CPU,. espacio. de. memoria,. espacio. para. almacenamiento de archivos, dispositivos de E/S, entre otros. El sistema operativo actúa como gestor de dichos recursos y los asigna a programas y usuarios específicos según los necesiten para sus tareas. Dado que puede haber muchas solicitudes de recursos, que tal vez no puedan satisfacerse simultáneamente, el sistema operativo debe decidir cuáles solicitudes atenderá asignando recursos para operar el sistema de computación de manera eficiente y justa. Por eficiencia se entiende que los sistemas operativos deben maximizar la utilización de los recursos cuando sea posible. Por justicia se entiende que a los programas de usuarios se les debe conceder 9.

(19) Capítulo 1. una asignación equivalente de recursos durante su ejecución. (Kifer and Smolka, 2007) Una definición muy común asociada a los sistemas operativos, lo describe como un programa que se ejecuta todo el tiempo en la computadora y que debe cumplir con los requisitos más indispensables, tales como: •. Definir la Interfaz del Usuario.. •. Compartir el hardware entre usuarios.. •. Permitir a los usuarios compartir los datos entre ellos.. •. Planificar recursos.. •. Facilitar la entrada / salida.. •. Recuperarse de los errores.. Con el desarrollo computacional, los Sistemas Operativos fueron clasificándose de diferentes maneras, dependiendo del uso o de la aplicación que se les daba: (Tanenbaum and Woodhuel, 1997). 1. Atendiendo a la Cantidad de Procesadores, se clasifican como: •. Monoprocesamiento. Los sistemas de Monoprocesamiento son aquellos donde solo hay una CPU principal capaz de ejecutar un conjunto de instrucciones de propósito general, incluyendo las instrucciones de procesos de usuario (Silberschatz et al., 2005). Aunque algunos de estos sistemas dan la ilusión de estar ejecutando varios procesos a la vez, en realidad solo se ejecuta un proceso en cada instante de tiempo. Algunos ejemplos de Sistemas Operativos de Monoprocesamiento son: MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows Me.. 10.

(20) Capítulo 1 •. Multiprocesamiento. [También llamados Parallel System (Sistemas Paralelos). o. Tightly. Coupled. System. (Sistemas. Estrechamente. Acoplados)]. Los sistemas de Multiprocesamiento son aquellos que usan más de un procesador, por lo que admiten la ejecución de varios procesos, realmente, al mismo tiempo. Aunque los sistemas de monoprocesamiento. son. más. comunes,. los. sistemas. de. multiprocesamiento se han extendido en los últimos tiempos, debido sobre todo, a los avances en la tecnología de construcción de procesadores. Estos sistemas permiten incrementar la cantidad de procesos a ejecutar con respecto a los sistemas de Monoprocesamiento (Silberschatz et al., 2005). Actualmente, el Grupo de Bioinformática del CEI (centro donde se ha desarrollado este trabajo) está haciendo un procesamiento para estudiar el comportamiento del virus A (H1N1) en el cual se está usando una máquina con 8 procesadores sobre la que se ejecuta un sistema capaz de atender esa tecnología. Los sistemas multiprocesamiento poseen tres ventajas principales: o Incrementan el rendimiento: Al incrementarse la cantidad de procesadores, se logra terminar más trabajos en el mismo tiempo. o Economía de escala: El costo de estos sistemas es menor que el de su equivalente: los sistemas monoprocesamiento, porque ellos pueden compartir periféricos, almacenamiento, suministro de energía, entre otros. Por ejemplo, si varios programas operan sobre el mismo conjunto de datos, es más barato almacenar dicho conjunto en un disco para que todos los procesadores los compartan que tener muchas computadoras con discos locales y muchas copias de los datos. o Mayor Fiabilidad: Debido a que las funciones pueden ser distribuidas entre varios procesadores, el fallo de un procesador solo implica la migración del trabajo, lo que incide en un menor 11.

(21) Capítulo 1. tiempo de respuesta, sin detenerse abruptamente como sería en caso. del. fallo. del. procesador. en. un. sistema. de. monoprocesamiento. Algunos ejemplos de Sistemas Operativos de multiprocesamiento son: Ubuntu, Debian, Windows XP, Windows Vista, entre otros.. 2. Atendiendo la Cantidad de Usuarios, se clasifican como: •. Monousuario. Como indica su nombre, existe un sólo usuario del sistema en cada instante de tiempo, el cual interactúa con el equipo de cómputo desde la única consola o terminal de mando existente. Algunos ejemplos de Sistemas Operativos Monousuario son: MS-DOS, Windows 95, Windows 98, Windows Me, Windows NT 4.0 Workstation, Windows 2000 Professional.. •. Multiusuario. Los sistemas Multiusuarios, permiten que dos o más usuarios compartan los mismos recursos simultáneamente. Quizás el ejemplo más típico de este sistema operativo es el UNIX y casi todos sus descendientes, los cuales se caracterizan por permitir la conexión remota a un sistema central desde terminales que pueden ser inteligentes o tontas, en este último caso tales terminales solo cuentan con un teclado, un monitor, posiblemente un mouse y solo procesan textos planos. Hoy en día este tipo de sistemas se ha extendido a otros SO debido a la proliferación de las redes de computadoras. Otros ejemplos de Sistemas Operativos Multiusuario son: Windows NT 4.0 Server, Windows 2000/2003 Server, Windows XP Professional, Windows Vista.. 3. Atendiendo a la Forma de Interactuar con las tareas, se clasifican como: 12.

(22) Capítulo 1. •. Procesamiento por Lotes. Los Sistemas Operativos por lotes, procesan un conjunto de trabajos (con características afines) en secuencia, con poca o ninguna interacción entre los usuarios y los programas en ejecución. Estos sistemas no son convenientes para el desarrollo de programas de poco tiempo de respuesta sino que están diseñados para conjuntos de programas de largos tiempos de ejecución los cuales no pueden ser interrumpidos. Un ejemplo de estos lotes pueden ser: análisis estadísticos, nóminas de personal, etc. Algunos ejemplos de Sistemas Operativos de Procesamiento por Lotes son: el SCOPE orientado a procesamiento científico, y el EXEC II, orientado a procesamiento académico.. •. Multiprogramados o de multitarea: En estos tipos de sistemas se parte de la existencia de un solo procesador que se comparte entre todos los trabajos y pueden ser de dos tipos: o De Tiempo Compartido: La CPU se comparte, por unidades de tiempo iguales, entre todos los procesos. Una vez que expira el tiempo asignado y sin tomar en cuenta si el proceso ha terminado su tarea, se desaloja del procesador para asignárselo a otro proceso. Ejemplo: Los sistemas de la familia Windows y UNIX. o Cooperativos: En este caso los procesos solo abandonan la CPU voluntariamente (nunca son desalojados). Windows 95 es un ejemplo de este tipo de sistema.. •. De Tiempo Real. Los sistemas de tiempo real son aquellos en los que no tiene importancia el usuario, sino los procesos y sus tiempos de respuesta. Cuando un evento necesita ser atendido debe hacerse de inmediato ya que su postergación puede ser catastrófica. Muchos Sistemas Operativos de tiempo real son construidos para aplicaciones 13.

(23) Capítulo 1. muy específicas como control de tráfico aéreo, bolsas de valores, control de refinerías, etc. Algunos ejemplos de Sistemas Operativos de tiempo real son: VxWorks, Solaris, Lyns OS y Spectra. •. Distribuidos. Un sistema distribuido es una colección de procesadores conectados en red. Estos procesadores no comparten memoria entre sí, cada uno de ellos tiene su propia memoria local. Desde el punto de vista de un procesador especifico en un sistema distribuido, el resto de los procesadores y sus respectivos recursos son remotos, mientras que sus propios recursos son locales. Ejemplo de Sistemas Operativos distribuidos que existen: Sprite, SolarisMC, Mach, Chorus, Spring, Amoeba, Taos, etc.. Estas clasificaciones pretenden poner un orden en la vorágine de arquitecturas que existen hoy en día en el mundo de los sistemas operativos y las clasificaciones no son excluyentes. Por ejemplo, un sistema multiprocesamiento es también un sistema multitarea y puede ser un sistema mono o multiusario.. 1.2.1 El Sistema Operativo del mañana. Se ha progresado mucho en el desarrollo de los sistemas operativos. Estos progresos han sido paralelos a la aparición de nuevas tecnologías y algoritmos para las tareas de los sistemas operativos. Actualmente solo hay dos paradigmas fundamentales del sistema operativo: el intérprete de la línea de comando (UNIX, DOS) y la interfaz gráfica (Macintosh OS, OS/2, Windows 95, UNIX). Mientras que el último es claramente más intuitivo y preferido por la mayoría de los usuarios, la industria debe ahora tomar otra medida hacia el sistema operativo ideal. La generación siguiente de sistemas operativos utilizará las nuevas herramientas desarrolladas tales como 14.

(24) Capítulo 1. programación orientada a objetos (OOP) y nueva tecnología de hardware (DRAM's y los microprocesadores densos y baratos), para crear un ambiente que beneficie a los programadores (con modularidad y la abstracción creciente), así como a los usuarios (proporcionándoles una interfaz interna, constante y gráficamente orientada). Los sistemas operativos futuros también se adaptarán fácilmente a las preferencias cambiantes del usuario y a las tecnologías más avanzadas (tales como sistemas de realidad virtual). (Dueñas Rodríguez, 2009) Según Harvey Deitel, (Deitel, 1993) un tema que repercute mundialmente es el empeño por lograr Sistemas Operativos de mejor calidad. Para llegar a un resultado satisfactorio es necesario tener en cuenta las tendencias por las cuales se pretende alcanzar dicho objetivo, algunas de ellas como: 1) Soporte generalizado para multiprocesamiento. 2) Robustez y gestión de errores: a) Debe ser imposible que cualquier programa interrumpa el funcionamiento de otros o de la máquina en su totalidad. Es decir, sin importar las acciones y las decisiones del usuario y del programador, la computadora nunca debe "colapsarse". Además, cualquier acontecimiento inesperado se debe manejar de una forma práctica. Los problemas que el sistema operativo no pueda solucionar se deben señalar al usuario de una manera no-secreta (tales como un "cuadro de diálogo") y se deben explicar de una manera no técnica (utilizar un lenguaje dependiendo del módulo de programación). b) El sistema debe enumerar claramente las opciones que el usuario debe elegir. 3) Abstracción. El principio de la abstracción es que un nivel del ambiente de software no debe necesitar "saber" los detalles sobre la implementación en otros niveles. Por ejemplo, un programador no necesita saber qué clase de procesador se usará cuando se ejecute su programa y un usuario de 15.

(25) Capítulo 1. correo-electrónico no debe requerir de conocimientos de los protocolos de red. 4) Mejora de la eficiencia en el soporte de la ejecución concurrente de programas. 5) Soporte del paralelismo masivo con altísimo grado de concurrencia. 6) Estandarización. Actualmente, hay numerosos sistemas operativos y sistemas de hardware que trabajan de distinta forma. Por tanto, la comunicación entre máquinas con diferentes arquitecturas es difícil y esta situación es confusa para cualquier usuario que procure cambiarse de una plataforma a otra. Esta confusión da lugar a un costo significativo debido a la capacitación y al tiempo perdido durante la transición y fase de aprendizaje. Un sistema operativo bien diseñado debe ser estandarizado de forma tal que se adapte y siga siendo útil indefinidamente. Para que estas características sean posibles, el sistema requerirá que los estándares no cambien tan rápidamente como para causar problemas de compatibilidad o altos costos de cambio de hardware. 7) Profundización de los esquemas de máquinas virtuales. 8) Compatibilidad con nuevas generaciones de computadoras. 9) Desarrollo en la ingeniería de software para brindar Sistemas Operativos más preservables, confiables y comprensibles. 10) Permanencia del concepto de almacenamiento virtual. 11) Permanencia de la perspectiva del Sistema Operativo como administrador de recursos, teniendo presente que los datos serán considerados cada vez más como un recurso para ser administrado. 12) Profundización del desarrollo de Sistemas Operativos con funciones distribuidas entre varios procesadores a través de grandes redes de sistemas. (Tanenbaum, 2003) 16.

(26) Capítulo 1. Hoy en día, el desarrollo de los sistemas operativos se ha incrementado a medida que se fueron generando nuevas necesidades, cada sistema operativo tiene un fin determinado que es el de realizar tareas según el objetivo a lograr, dependiendo de lo que necesite el o los usuarios. De modo que los sistemas operativos de última generación tienden a atender un gran número de usuarios con un tiempo de demora mínimo en la ejecución de los procesos, pero siendo un poco más ambicioso sobre el tema, se pudieran ver los sistemas operativos del futuro como un sistema que se adapte fácilmente a las preferencias cambiantes del usuario y a las tecnologías futuras. (Dueñas Rodríguez, 2009). 1.3 La enseñanza de los Sistemas Operativos Los Sistemas Operativos son programas de sistemas que se destacan por su complejidad interna (Silberschatz et al., 2005). Debido a esa complejidad, diseñarlos y programarlos es una tarea difícil que debe ser acometida por equipos especializados que trabajen de forma coordinada. El estudio de los Sistemas Operativos se puede ver desde dos perspectivas. La primera y más fácil es estudiarlos con el fin de saber usarlos eficientemente y la segunda y más compleja es estudiar sus interioridades para poder modificarlos y adaptarlos a necesidades propias o, aún más difícil, hacer el Sistema Operativo partiendo desde cero o quizás, desde algún núcleo básico que, gracias a la política del software libre, se puede obtener fácilmente. (Superior, 2009) Los planes de estudio de la carrera Ciencia de la Computación, toman al Sistema Operativo como objeto de estudio al incluir el contenido y comprensión de su funcionamiento interno y la habilidad de poder modificar sus diferentes partes o módulos. Esta tarea se hace extremadamente compleja debido a que: •. Posee un extenso componente teórico y práctico.. •. Su correcta comprensión requiere gran esfuerzo e implica dificultades. 17.

(27) Capítulo 1 •. Se necesitan facilidades para apoyar la asimilación de la asignatura.. •. El alumno se ve necesitado de manejar nuevos conceptos que poseen un alto grado de abstracción.. 1.3.1 Objetivos de la asignatura Sistemas Operativos (SO) en la carrera Ciencias de la Computación. (Básica para el Plan D) La disciplina Sistemas de Computación desempeña un papel fundamental en el plan de estudio de la carrera Ciencia de la Computación. Entre los objetos de estudio de la disciplina se incluye la asignatura Sistemas Operativos y sus Objetivos Generales son los siguientes: (Superior, 2009). 1. Evaluar, asimilar, adaptar y crear componentes de un sistema operativo. 2. Asimilar las principales características de diseño e instrumentación de los sistemas de archivos que se definen en cada uno de los SO objeto de estudio, creando habilidades en el estudiante para reconocer los distintos sistemas de archivos instalados en una arquitectura con un SO en concreto. 3. Profundizar en los temas de multiprogramación, consolidando los conocimientos para crear aplicaciones. en ambientes de tiempo. compartido. 4. Aprender las distintas técnicas de administración de memoria RAM, así como las estructuras de control definidas por los sistemas operativos para una utilización eficiente de la misma. 5. Entender los mecanismos de memoria virtual y su instrumentación en los SO objeto de estudio.. En el proceso de enseñanza de la asignatura es necesario cumplir con los objetivos expuestos y para ello es imprescindible conocer los contenidos de:. 18.

(28) Capítulo 1. Sistema de Archivo, Administración de Memoria y Planificación de la CPU, que son los módulos principales de la materia de estudio.. 1.4 Los mapas conceptuales y la enseñanza a distancia. Los Mapas Conceptuales constituyen una de las herramientas más utilizadas en la gestión del aprendizaje por la posibilidad que estos ofrecen de personalizar el aprendizaje, compartir el conocimiento y para aprender a aprender. Novak (Novak, 1991) destaca que el acto de hacer mapas conceptuales se describe como una actividad creativa en la que el estudiante debe hacer un esfuerzo para aclarar significados, identificando los conceptos importantes, relaciones y estructura del contenido tratado. La creación de conocimiento requiere un alto nivel de aprendizaje significativo, los mapas conceptuales facilitan este proceso, por lo que resultan importantes en el aprendizaje principalmente debido a que: •. Dan la posibilidad de hacer un proceso activo en el que el estudiante es obligado a relacionarse con los conceptos y a que profundice en el contenido.. •. Permiten organizar información, sintetizarla y presentarla gráficamente.. •. Ayudan a planificar la instrucción a la vez que sirven de auxiliar para aprender a aprender, o sea, que enseña la materia y cómo estudiarla.. •. Logran un aprendizaje interrelacionado, al no aislar los conceptos, las ideas de los alumnos y la estructura de la disciplina.. •. Favorecen la creatividad y autonomía.. •. Favorecen el trabajo colaborativo.. Ontoria (Ontoria, 1996) considera que los mapas conceptuales constituyen un recurso esquemático para representar un conjunto de significados conceptuales incluidos en una estructura de proposiciones. Estas pueden ser explícitas o 19.

(29) Capítulo 1. implícitas. Por ello los mapas conceptuales proporcionan un resumen esquemático de lo aprendido, ordenado de una manera jerárquica, aspectos que lo hacen una herramienta eficaz para lograr un aprendizaje significativo. Por otra parte, Ausubel (Ausubel and Novak, 1978) señala que un aprendizaje se dice significativo cuando una nueva información (concepto, idea, proposición) adquiere significados para el aprendiz a través de una especie de anclaje en aspectos relevantes de la estructura cognitiva preexistente del individuo, o sea, en conceptos, ideas, proposiciones ya existentes en su estructura de conocimientos (o de significados) con determinado grado de claridad, estabilidad y diferenciación. Los mapas conceptuales juegan un papel fundamental en este tipo de aprendizaje (significativo), pues mediante ellos se logra presentar al estudiante la información más organizada, con un referente gráfico, respondiendo a estructuras cognitivas desarrolladas por profesores y expertos en una rama del conocimiento, que respondan a su vez a los intereses y a las estructuras cognitivas desarrolladas por los estudiantes anteriormente, además, permite el trabajo colaborativo entre estudiantes y entre estudiantes y profesores, de forma tal que los primeros vayan construyendo su conocimiento no solo a partir de sus percepciones, sino de las de los demás estudiantes, posibilitando que el profesor pueda evaluar lo aprendido. Con el uso de los mapas conceptuales en el proceso educativo se pasa por tres etapas importantes: (Estrada and Febles, 2002) •. Etapa de PLANEACIÓN: como recurso para organizar y visualizar el plan de trabajo, evidenciar las relaciones entre los contenidos y resumir esquemáticamente el programa de un curso.. •. Etapa de DESARROLLO: como una herramienta que ayuda a los estudiantes a captar el significado de los materiales que pretenden aprender.. 20.

(30) Capítulo 1 •. Etapa de EVALUACIÓN: como recurso para la evaluación formativa. Permite "visualizar el pensamiento del alumno", para así corregir, a tiempo, posibles errores en la relación de los conceptos principales.. 1.4.1 La enseñanza a distancia Los profesores universitarios están obligados a despojarse de los conceptos tradicionales y asumir todo lo nuevo desde una posición abierta al cambio con iniciativa y creatividad. Solo de ese modo las transformaciones que se proponen podrán materializarse en la actividad práctica. Si no ocurre así, comienzan las incomprensiones y las tendencias a mantener los mismos métodos y formas organizativas anteriores, lo cual frena y limita el proceso de cambio. Incuestionablemente, en el nuevo escenario de la universalización de la educación superior toca a los docentes impulsar estas transformaciones. (de la Cruz López, 2008) La. educación. superior. cubana. atesora. significativos. logros,. pero. es. indispensable continuar avanzando en aras del mejoramiento para solucionar los problemas actuales y proyectarse hacia el desarrollo futuro. Por lo que es una necesidad asumir el proceso de formación mediante una docencia cada vez menos presencial, modalidad nueva casi universal en la que se aplican las primeras experiencias, pero que auguran resultados positivos. (de la Cruz López, 2008) Los modelos de educación a distancia, desde su surgimiento en la década de los años setenta, han utilizado los medios tecnológicos disponibles para propiciar una comunicación educativa bajo presupuestos de separación espacio-temporal de profesores y estudiantes. La aparición de universidades que trabajan exclusivamente la enseñanza a distancia introdujo un primer paso hacia la diferenciación en las formas de dispensar la educación superior. (Noa Silverio, 2005). 21.

(31) Capítulo 1. Es por ello que la educación a distancia ha tenido un impulso vertiginoso en los últimos. años,. debido. al. gran. desarrollo. de. la. informática. y. las. telecomunicaciones (Telemática), lo que ha permitido perfeccionar las tecnologías educacionales y resolver problemas de masividad, espacio, tiempo y llevar el conocimiento más actualizado a quienes lo necesiten sin tener que ausentarse de su puesto de trabajo o de su familia. (Hernández, 1996) La enseñanza a distancia, como se expresa anteriormente, es un sistema de comunicación masiva y bidireccional que sustituye la interacción personal en el aula del profesor y el alumno, como medio preferente de enseñanza por la acción sistemática y conjunta de diversos recursos didácticos y el apoyo de una organización tutorial que propicia el aprendizaje autónomo de los estudiantes. (Martínez, 1988) Actualmente la educación a distancia es muy usada dentro del proceso educativo, a pesar de ser un desafío en la enseñanza y aprendizaje, debido a que posee peculiaridades específicas que la distinguen de la educación desarrollada en el aula tradicional. (Pérez, 1995). Estas distinciones son: •. La separación del profesor y el educando durante la mayor parte del proceso de instrucción.. •. El uso de nuevas tecnologías computacionales para la digitalización del contenido del curso.. •. La existencia de comunicación bidireccional entre el profesor, el tutor o la institución educativa y el estudiante.. No. obstante,. Altbach. (Altbach,. 1990). señala. que. las. universidades. convencionales y a distancia tienen muchos rasgos comunes. La fundación de las primeras universidades se remonta al siglo XIII y desde entonces ha primado un modelo académico a lo largo de todo el mundo. Este modelo académico se estableció en la Francia medieval y, tras modificaciones que se han realizado a 22.

(32) Capítulo 1. través de los siglos, se puede considerar que aún permanece como patrón universal, patrón que se repite en las universidades a distancia. Es por ello que este autor señala que la esencia de las universidades presenciales se mantiene en las que son a distancia. Para muchos estudiosos la historia de la educación a distancia se inicia en la década del setenta del siglo pasado, pero para otros comenzó a finales del siglo XIX, con los estudios por correspondencia, por lo que contaría ya con más de 150 años de existencia. Hoy en día se acepta que la educación a distancia ha transcurrido ya por cinco generaciones, las cuales según Noa (Noa Silverio, 2005) son: 1. Estudios por correspondencia. 2. Modelo multimedia. 3. Modelo de teleaprendizaje: videoconferencia y audioconferencia. 4. Modelo flexible: internet. 5. Modelo de aprendizaje flexible e inteligente (agentes).. Un ejemplo de la primera generación con referencias del siglo XIX en nuestro país, fue la óptica martiana acerca de los problemas educativos. José Martí en su afán de coadyuvar a la formación de la niñez latinoamericana, diseñó un proyecto a distancia como una nueva alternativa pedagógica. La vía que utilizó fue la publicación de la revista La Edad de Oro. (Chávez Rodríguez, 1990) La quinta generación es la nueva visión que surge y se considera producto del desarrollo en los primeros años del siglo XXI. Se basa en agentes autónomos e inteligentes, bases de datos que asisten el aprendizaje, consideradas como la Web semántica educativa (Noa Silverio, 2005). La aplicación APA-Prolog del Centro Universitario de Sancti Spirítus en cooperación con el grupo de Informática Educativa del CEI, usa agentes inteligentes y mapas conceptuales para enseñar Programación Lógica. 23.

(33) Capítulo 1. Las posibilidades que brinda la educación a distancia como: facilitar estrategias de educación permanentes, motivar al alumno en el aprendizaje, o dar acceso a la educación a aquellos sectores de la población que por razones de distancia u horario no puedan atender la educación tradicional, son motivos que han incrementado el uso de esta vía de educación, de tal modo que las instituciones que tradicionalmente se han dedicado a una educación "presencial", han empezado a transformar sus cursos presenciales en cursos "a distancia". Por otra parte, la aplicación de nuevas tecnologías de la información y las comunicaciones en la enseñanza a distancia, facilita la actualización de los contenidos científicos presentados y estimula la atención y participación del alumnado, brindándole a estos una atracción visual que los motiva a interactuar con el medio, de modo que si a estas cualidades se suman funciones para favorecer el desarrollo del pensamiento y las estrategias cognitivas superiores, se asiste a un tipo de recurso ideal para la práctica educativa. (Molina, 2004) Sin embargo, la simple incorporación de estas tecnologías innovadoras no garantiza la efectividad de los resultados, ya que no supone el cambio de materiales, sino una oportunidad para el cambio en la filosofía educativa. Formar estudiantes para que sean capaces de desenvolverse en un contexto de colaboración y de permanente interacción social donde el conocimiento necesario para resolver situaciones cambia constantemente, supone un desafío para la educación superior actual. (Álvares et al., 2005) 1.4.2 Mapas Conceptuales: En la enseñanza a distancia La versatilidad y el carácter de la tecnología educativa, sobre todo la informática, hace que las propuestas de utilización se sitúen en todas las etapas del sistema educativo escolar desde el preescolar hasta la universidad. La tecnología educativa se ha ido convirtiendo, desde hace varios años, en una tendencia pedagógica de gran impacto. En esta tecnología las concepciones cognitivas cibernéticas del aprendizaje han convertido a la computadora en metáfora explicativa del cerebro humano. Se considera que la computadora no solo es 24.

(34) Capítulo 1. capaz de realizar acciones humanas como calcular, tomar ciertas decisiones, enseñar; se afirma también que toda la actividad mediada por ella, presupone necesariamente el desarrollo de capacidades cognitivas y metacognitivas: resolución de problemas, algoritmización de tareas, planificación, etc. (Chávez Rodríguez, 2002) Desde hace varios años se ha venido planteando que la informática debe introducirse en la educación como objeto de estudio, como herramienta de trabajo y como medio de enseñanza. Hoy en día la utilización de los medios informáticos se ha convertido en una característica distintiva de la enseñanza en general y más particularmente en la enseñanza de las ciencias. (Váldes and Sifredo, 2006) Muchos de los proyectos informáticos desarrollados para potenciar el aprendizaje se inscriben en esta orientación centrada en los conocimientos. Los primeros estuvieron dirigidos a la elaboración de sistemas para conducir el aprendizaje. (O'Shea and Self, 1985) Tal es el caso de los mapas conceptuales, los cuales son un aporte que en sus inicios, no estaban relacionados con las redes de cómputo o comunicación, no existían herramientas que apoyaran la digitalización de los mismos, pero con el desarrollo de las redes se ha facilitado la aparición de aplicaciones o herramientas que permiten, con gran facilidad, compartir, crear y editar mapas conceptuales. Es por ello que el uso de los mismos, apoyándose en las redes de información, se ha convertido en un potente recurso educativo. (Díaz and Leal, 2004) Cuando los recursos multimedia se combinan a través de la interactividad, se crean posibilidades para el desarrollo de un entorno educativo realmente efectivo que garantiza el paso de la “contemplación viva al pensamiento abstracto…” en el que el estudiante asume un rol protagónico: tiene la oportunidad de seleccionar la parte del material con la que desea interactuar (Labañino Rizzo and González Marchante, 2002). Es de esta forma que los mapas conceptuales constituyen uno 25.

(35) Capítulo 1. de los recursos más completos que puede brindar la enseñanza a distancia, pues ellos concuerdan con un modelo de educación centrado en el alumno y no en el profesor: (Rossi, 2009) •. Atiende al desarrollo de destrezas y no se conforma solo con la repetición memorística de la información.. •. Pretende el desarrollo armónico de todas las áreas del objeto de estudio.. •. Le brinda al estudiante una señal de seguridad que va posibilitando su autoestima.. •. Proporcionan un resumen esquemático de lo aprendido y ordenado de una manera jerárquica: desde los más generales hasta los más específicos.. Aunque actualmente existen varias herramientas informáticas para realizar mapas conceptuales tales como Shared Space, MindMapper, ConceptDraw, FreeMind, entre otros, el CmapTools ocupa un lugar reconocido en la creación de estos mapas por brindar la opción de ser un software gratuito con un ambiente cliente-servidor. (Cañas, 2006) Usar esta herramienta para la edición de los mapas conceptuales permite obtener mapas cognitivos con una interfaz elegante y fácil de navegar. Emplear las redes de computadoras para ello, ha convertido a los mapas conceptuales en el medio de enseñanza ideal para organizar y captar el conocimiento.. 1.5 Resumen del capítulo La enseñanza es una tarea compleja que necesita de recursos que ayuden a hacerla más amena y productiva. Comprender el funcionamiento interno de los Sistemas Operativos y poder modificarlos, es uno de los objetivos que se han trazado históricamente los planes de estudio de la carrera Ciencia de la Computación (con sus variantes de denominaciones) en Cuba. Llevar a cabo esa tarea resulta sumamente difícil, de 26.

(36) Capítulo 1. ahí la necesidad de usar nuevos medios de enseñanza que ayuden a mejorar los niveles de comprensión y asimilación de los contenidos. El desarrollo alcanzado por las Tecnologías de la Información y las Comunicaciones ha favorecido notablemente la educación a distancia mediante el desarrollo de aplicaciones educativas. Los mapas conceptuales constituyen una fuerte herramienta capaz de crear y compartir conceptos a través de un entorno cognitivo. Todo lo anterior justifica la selección de los mapas conceptuales como apoyo para la enseñanza de los Sistemas Operativos. En este capítulo se han abordado los aspectos teóricos y técnicos relacionados con: •. los mapas conceptuales y sus posibilidades para la enseñanza a distancia,. •. los sistemas operativos y su enseñanza,. •. la utilización de los mapas conceptuales en la enseñanza de los sistemas operativos.. En el próximo capítulo se toman en cuenta las conclusiones anteriores, para explicar el desarrollo de un nuevo sistema para enseñar sistemas operativos.. 27.

(37) Capítulo 2. 2 Capítulo II: Los Mapas Conceptuales como medio para la Enseñanza de Sistemas Operativos. En el análisis realizado al proceso docente de la asignatura Sistemas Operativos II de la carrera Ciencia de la Computación, se detecta que uno de los problemas en la asimilación de los contenidos es el nivel de abstracción que tienen los conceptos que definen los componentes (módulos o partes) de un Sistema Operativo, así como lo complejo que puede ser el estudio de los algoritmos empleados para resolver diferentes situaciones presentadas en los temas a tratar. Teniendo en cuenta la caracterización de la Tecnología Educativa y las deficiencias que más afectan el aprendizaje de sistemas operativos, se propone una aplicación dirigida al proceso educativo que facilite el trabajo colaborativo, el autoaprendizaje y la autoevaluación. Para ello se utiliza la herramienta CmapTools en la creación de los mapas conceptuales con el fin de organizar el sistema de conocimientos de la asignatura Sistemas Operativos II. En el presente capítulo se describe la concepción de dicha aplicación, las indicaciones que deben seguir los estudiantes mediante su uso, así como los aportes que brinda para el desarrollo de la asignatura y la carrera.. 2.1 Mapa conceptual que organiza el contenido de la asignatura Sistemas Operativos II La aplicación se compone de cuatro mapas generales representados de una forma jerárquica. El mapa principal, denominado Sistemas Operativos, contiene los tres mapas restantes: Sistema de Archivos, Administración de la Memoria y Planificación de la CPU. Aunque esta es la concepción actual del sistema, es muy posible que a estos últimos mapas se le incorporen más en un futuro, los cuales serán otros recursos y ayudarán a que el conocimiento sea más específico y generalizado a la vez. 28.

(38) Capítulo 2. Los mapas se han creado de forma jerárquica debido a la jerarquía de conceptos que tiene el contenido de las asignaturas que tratan los Sistemas Operativos. Esto significa que el estudio de conceptos comienza por el más general hasta llegar a conceptos más específicos, de modo que entender estos últimos está en dependencia de haber comprendido con claridad los conceptos que le preceden. La idea central es que dichos mapas sirvan de un repositorio de información, relacionen conceptos y permitan una navegación fácil para buscar lo que se está investigando o estudiando.. 2.2 Recursos asociados a los Mapas Luego de la creación de un mapa conceptual, es importante ofrecer información que argumente o explique más detalladamente los conceptos con el fin de facilitar la comprensión por parte del estudiante. A cada concepto se le agrega, si es necesario, este tipo de información a través de recursos, los cuales pueden ser: • Mapas Conceptuales: CMAP (realizados en CmapTools). • URL: HTML, PHP, XHTML. • Documentos: TXT, DOC, PDF. • Audios: MP3, MIDI, WAV. • Imágenes: JPG, GIF, BMP. • Videos: MPEG, AVI. • Presentaciones: PPT, SWF. • Aplicaciones: Applets de Java, Flash, Software. No existen preferencias entre los tipos de recursos a utilizar, pues lo que se mide en ellos es la calidad de su comprensión. Es decir, si se necesita una explicación detallada, es más conveniente emplear documentos de texto. Si la información 29.

(39) Capítulo 2. requiere de una visualización por su contenido abstracto, se opta por imágenes o videos. Si se desea ejemplificar cierto proceso o algoritmo, es más eficaz realizar animaciones o aplicaciones.. 2.2.1 Recursos insertados en la Aplicación. Para la aplicación “Mapas Conceptuales para la enseñanza de Sistemas Operativos”, se escogieron los siguientes tipos de recursos: •. Páginas HTML:. Las ventajas de las páginas Web, son su rápido acceso y facilidad de navegación, además, pueden contener diferentes fuentes de recursos educativos, pues generalmente se presentan en formato multimedia e hipertextual, incluyendo buenos gráficos dinámicos, simulaciones, entornos heurísticos de aprendizaje, etc. Poseen además un grado de individualización pues el trabajo con páginas Web individualiza el trabajo de los alumnos, ya que cada uno puede buscar y consultar lo que le interese en función de sus conocimientos previos y sus intereses. El diseño previo de las páginas, al igual que el de los gráficos e imágenes que contiene, se creó en Adobe PhotoShop CS3 Extended, exportándolos como Web y dispositivos para su utilización en la implementación. Luego de realizada una vista preliminar, cada página se programa en lenguaje HTML (HyperText Markup Language) con la aplicación Adobe Dreamweaver CS3. A cada una se le vincula una hoja de estilo CSS (Cascading Style Sheets), que es un lenguaje creado para controlar el aspecto o presentación de los documentos electrónicos definidos con HTML y XHTML. CSS es la mejor forma de separar los contenidos y su presentación, lo que presenta numerosas ventajas, ya que obliga a crear documentos HTML/XHTML bien definidos y con significado completo 30.

(40) Capítulo 2. (también. llamados. "documentos. semánticos").. Además,. mejora. la. accesibilidad del documento, reduce la complejidad de su mantenimiento y permite visualizar el mismo documento en infinidad de dispositivos diferentes. (Eguíluz, 2008) Siguiendo este esquema de diseño e implementación, fueron creadas sesenta páginas que están asociadas a los diferentes conceptos (al menos una a cada concepto). Cada una tiene una versión en formato PDF para ser descargada. •. Multimedia:. La multimedia da la posibilidad de representar la información, empleando combinaciones de texto, sonido, imágenes, animaciones y videos. En ellas se puede incluir asociaciones predefinidas (conocidas como hipervínculo), que permiten a los usuarios moverse por la información de un modo más intuitivo e interactivo. Permiten además usar hipertexto, lo que hace que la multimedia no sea solo una presentación estática con imagen y sonido, sino una presentación interactiva infinitamente variada e informativa. Para la aplicación se crearon dos Multimedia, las cuales abarcan el contenido fundamental de los conceptos Paginado y Segmentado. Fueron creadas con la aplicación Adobe Flash CS3, programadas con su propio lenguaje Action Script 2.0, el cual añade la interactividad a un documento en respuesta a acciones y eventos de un usuario. Action Script usa objetos definidos con métodos, propiedades y eventos incorporados. Añade además clases predefinidas, creando aplicaciones compactas y eficientes. Crea instrumentos de interfaz de usuario que permiten la reutilización del código. (Bleyle et al., 2003) •. Applets de Java:. 31.

(41) Capítulo 2. Desde la década de 1990, se han elaborado numerosas propuestas didácticas de simulación por computadoras (Barberá and Sanjosé, 1990, Abreu et al., 1991, López et al., 1997). Variantes simples y muy útiles son hoy los populares Applets que se han confeccionado sobre innumerables fenómenos y experimentos. Pueden obtenerse libremente en la Web y se han preparado herramientas informáticas que facilitan su confección. (Esquembre, 2002) Un Applets de Java es una aplicación que se visualiza desde un navegador. El usuario puede correr la aplicación con solo tener instalada la máquina virtual de Java y disponer de la dirección URL. Un navegador accede a través de esta dirección al código ya compilado, que puede estar en un archivo .jar para facilitar su descarga rápida. Estos tipos de aplicaciones pueden contener texto, imágenes, audio, entre otros. Es por ello que aparecen integradas también a libros electrónicos. (Franco, 2005) Uno de los recursos hechos con esta herramienta permite simular el funcionamiento de los algoritmos de búsqueda de clusters perdidos y doblemente enlazados de un sistema de archivo FAT. Otro simula la situación particular de asignación de espacio en disco en un sistema de archivo de colocación indexada.. 2.2.2 Mapa: Sistema Operativo Es el mapa “inicial” del sistema, el entrecomillado se debe a que en la etapa actual la navegación es libre y un usuario puede comenzar su estudio por cualquiera de los mapas. En un futuro se desea agregar, a la navegación libre, una forma alternativa de navegación que sea asistida por alguna técnica de Inteligencia Artificial. La asistencia estará basada en los conocimientos previos de los estudiantes. Este mapa (figura 2.1) presenta los conceptos más generales y sirve de vía de acceso a los restantes tres mapas que conforman el sistema. En él se detallan 32.

(42) Capítulo 2. aspectos generales tales como las distintas formas de clasificar a los sistemas operativos, los recursos (de hardware y software) que manipula además de los módulos o partes que conforman un SO.. Figura 2.1. Mapa “Sistemas Operativos” El nivel primario del mapa muestra el concepto “Sistema Operativo”, dicho concepto se ha representado con una elipse para distinguirlo de los restantes conceptos que se han representado con rectángulos. Esta distinción se debe a que dicho concepto es el nodo inicial del mapa, porque es el más general y de él se derivan jerárquicamente los demás conceptos. Para argumentar y profundizar más sobre el concepto que representa el nodo inicial, se le añaden páginas Web, en las cuales se muestra una introducción 33.

(43) Capítulo 2. referente al concepto y se realiza un bosquejo por la historia de los sistemas operativo (figuras 2.2 y 2.3).. Figura 2.2. Figura 2.3. Página. “Introducción”. Página. “Historia de los Sistemas Operativos” ”. 34.