EXPLOTANDO MOODLE COMO HERRAMIENTA DE PLANIFICACIÓN
Y DESARROLLO DE PROYECTOS DE INGENIERÍA MATEMÁTICA
Carnero, J. Díaz-Pernil, D.
Real, P.P Valeiras, G. Universidad de Sevilla
Abstract:
We analyze the viability for adapting the open-source software package MOODLE for producing internet-based courses and web sites to develop a useful platform for planning and development of mathematical engineering projects within the framework of a university research group.
We also show some experiences using simple Moodle-based platform already functioning within the framework of the Department of Applied Mathematics of Seville University (Spain).
Keywords: mathematical engineering, university research group, Moodle.
Resumen:
Analizamos la viabilidad de adaptar la aplicación web MOODLE de código libre para producir cursos y sitios web con el objetivo de desarrollar una plataforma de planificación y desarrollo de proyectos dentro del ámbito de la ingeniería matemática dentro del contexto de los grupos de investigación universitarios.
También mostramos la experiencia obtenida usando estas herramientas funcionando en un estado inicial en el Departamento de Matemática Aplicada de la Universidad de Sevilla (España).
Palabras clave: ingeniería matemática, grupo de investigación universitario, Moodle.
1. Introducción
Cuando se habla de proyectos de ingeniería clásicos, en general nos referimos a proyectos enfocados a la producción (se genera un producto para su posterior comercialización). Sin embargo debemos recordar que en la investigación científica también es posible valerse de proyectos de ingeniería con el fin de lograr sus objetivos.
a herramientas ya existentes. Es claro que la posibilidad de encontrar y seguir nuevos caminos de investigación no siempre nos garantiza una mejora respecto a los ya establecidos.
Otra característica importante a tener en cuenta es la de la localización. La mayoría de proyectos de ingeniería clásicos se realizan en un espacio físico cercano (ya sea ciudad o empresa). Y en los casos que no sea así, el tipo de organización piramidal y modular de estos proyectos minimiza los perjuicios derivados de la dificultad de comunicación entre los distintos nodos en que se divide el proyecto. En cambio, en la investigación científica nos encontramos con la posibilidad de que el personal de investigación esté dividido en sedes lejanas (que sean de otras ciudades e incluso de otros países), donde la estructura piramidal se difumina y la responsabilidad del proyecto es compartida en un alto grado por todos los nodos.
Una nueva diferencia a tener en cuenta es la estabilidad del equipo de trabajo del proyecto. La investigación científica suele realizarse en contextos relacionados con la educación (principalmente universitario). Esto provoca la posibilidad de equipos de trabajo mixtos, donde el personal del proyecto esté formado no sólo por investigadores experimentados sino también por personal en formación (estudiantes de grado o postgrado, doctorando, etc.) que requiere de una atención especial no necesariamente contemplada en la teoría de proyectos de ingeniería clásica. Además, podemos encontrarnos con la posibilidad de tener que evaluar e incluso auditar el trabajo desarrollado por este personal en formación, debido a que se enmarcan dentro de proyectos fin de carrera o becas de formación.
Cuando nos centramos en proyectos de ingeniería matemática, nos encontramos con un problema nuevo. La existencia de personal de áreas educacionales muy distantes, como son las matemáticas y las distintas áreas que engloba la informática. Esto implica la necesidad de abrir vías de comunicación entre personal experto en sus áreas determinadas y, en ocasiones, inexperto en otras áreas que engloba el proyecto. Por tanto, nos encontramos nuevamente con un problema de formación.
Esto implica la necesidad de no conformarse con el uso de las herramientas clásicas de gestión, y adentrarse en el manejo de nuevas plataformas tecnológicas que ayuden a minimizar las dificultades formativas, de comunicación, etc. que se dan en los proyectos de ingeniería científica y más concretamente, en los de ingeniería matemática.
Nosotros presentamos aquí Moodle (Modular Object-Oriented Dynamic Learning Environment - Entorno de Aprendizaje Dinámico Modular Orientado a Objetos) [2], una herramienta innovadora creada por Martin Dougiamas, que permite gestionar, por un lado el desarrollo de un proyecto de ingeniería, y por otro lado la formación del personal del proyecto en las diferentes etapas del mismo.
Moodle es una plataforma de aprendizaje que en principio no ha sido diseñada para tal fin, pero que mediante el establecimiento de dichas analogías funciona perfectamente, adecuándose además a las particularidades de los proyectos de ingeniería científica. De esta manera pensamos que las plataformas de aprendizaje en general, y Moodle en particular, junto a una metodología adecuada brindan un entorno óptimo de desarrollo de proyectos de ingeniería científica.
En la actualidad tiene una comunidad de usuarios bastante significativa que a fecha de enero de 2010 se compone de 45.721 sitios web registrados y verificados, que engloban una totalidad de unos 32 millones de usuarios en 3 millones de cursos aproximadamente.
3. Objetivos
Nuestro principal objetivo es el diseño y puesta en marcha de una metodología y una plataforma web asociada para la ejecución de proyectos de ingeniería matemática, de forma que se consiga gestionar con éxito dicho proyecto y permitiendo obtener de manera sencilla la información práctica y teórica necesaria por parte del personal del proyecto.
Para lograr esto, debemos plantearnos alcanzar los siguientes objetivos secundarios:
Realización de una wiki donde los integrantes del proyecto escribirán todo aquello relativo al proyecto: investigaciones fallidas y exitosas, resultados de todas las pruebas realizadas, razonamiento de todas las soluciones de diseño e implementación llevadas a cabo durante el desarrollo del proyecto, etc. Será la documentación “interna” principal del proyecto, para consulta de los investigadores y para la incorporación rápida de nuevos integrantes al proyecto.
Creación de foros para la discusión entre los diferentes investigadores de los problemas que vayan surgiendo, dando la posibilidad de participación a personas externas al proyecto (consultores).
Englobar en una sola plataforma las funciones de sistema de gestión de proyectos de ingeniería y las funciones de sistema de gestión de asignaturas (exámenes, apuntes, notas, etc.).
Dar la posibilidad a los estudiantes de participar en proyectos de ingeniería matemática. De manera que a la vez que aprenden a desarrollarlos se puede realizar una evaluación de los mismos.
4. Metodología
En esta sección se pretende explicitar una metodología coherente del uso de Moodle como herramienta para el planteamiento y posterior desarrollo de proyectos de ingeniería. Para ello explicitamos y comentamos las funciones principales de este software, entre las que podemos señalar las siguientes:
Programación de trabajo en base a semanas o tipos de tareas.
assembla. De igual forma, para una mejor representación de la programación tenemos la posibilidad de visualizara como diagramas de Gantt y ver los porcentajes del proyecto realizado.
Publicación de materiales necesarios para el desarrollo del proyecto.
Los materiales pueden consistir en archivos en distintos formatos, recursos web internos o externos, directorios virtuales donde se puedan guardar información y programas relacionados con el proyecto o con algunas de las semanas o tareas en las que el proyecto es dividido. Cubierto mediante el módulo de recursos de Moodle.
Creación de actividades y pruebas de evaluación.
Para cada tarea o semana se pueden organizar reuniones de trabajos de diferente índole, cómo pueden ser reuniones de organización del proyecto, brainstormings, exposición de la situación en la que se encuentra alguna de las tareas del proyecto, etc. Además se puede introducir milestones (fechas específicas para evaluar el trabajo desarrollado cada cierto tiempo respecto a alguna de las tareas del proyecto o para chequear el software creado). Esto se realiza mediante el uso del módulo de asignaciones, así como el módulo de cuestionarios.
Publicación del material generado para el proyecto: glosario, resúmenes, presentaciones, documentación de sofware creado, libros de ayuda, etc. También proporcionado por el módulo de recursos.
Gestión de la lista de personas relacionadas con cada una de las tareas en las que dividamos el proyecto.
Para cada una de las tareas podemos crear usuarios con diferentes perfiles que tengan distinto nivel de acceso a la información. De esta forma nos aseguramos que los usuarios de perfiles más bajos (colaboradores, consultores externos, etc.) no van a acceder a información que no les sea pertinente. Gestionado por el sistema de usuarios de Moodle.
Mantenimiento de foros de discusión.
Espacio donde los distintas personas relacionadas con cada una de las tareas en que dividamos el proyecto puedan enviar sus contribuciones, plantear dudas y responder a las consultas que se hayan planteado anteriormente. Se facilita así de un espacio de discusión abierto para las personas relacionadas con esta tarea. Moodle tiene varios tipos de foros dependiendo del nivel de acceso de los usuarios. Además, se permite realizar una búsqueda en el texto completo de las contribuciones enviadas a los distintos foros.
Gestión del calendario.
Se podrán registrar los principales eventos, fechas, reuniones, etc que los usuarios deben recordar durante el tiempo que dure el proyecto.
Comunicación entre los participantes del curso.
No es necesario un contacto directo entre los participantes del proyecto, colaboradores y consultores gracias a las comunicaciones que pueden usarse a partir de la aplicación, como son la mensajería interna, chat, videoconferencia y los foros de discusión.
Disponibilidad de un editor HTML en línea.
Disponibilidad de la interfaz de usuario en más de 80 idiomas.
Utilidad que permite el cambio en la organización de las distintas secciones y las diversas utilidades de navegación del sitio.
Los diferentes componentes que conforman un sitio Moodle que se muestran mediante la interfaz pueden ser ocultados o mostrados en diversas zonas del sitio web. Además la imagen de este sitio web puede ser modificada para adaptarse a la imagen corporativa de cada institución.
Otras funciones.
Junto a estas funciones, Moodle incorpora funciones adicionales que permiten a los administradores del sitio gestionar los usuarios y la creación de copias de respaldo de los contenidos guardados y que se pueden obtener a través de esta aplicación.
5. Caso de estudio
Estudiamos el uso dado a la plataforma Moodle en el proyecto de ingeniería del software “VOXELO”, llevado a cabo en la Universidad de Sevilla desde 2002 hasta la actualidad.
VOXELO surge en el Departamento de Matemática Aplicada I para crear una aplicación de modelado y procesamiento topológico de imágenes 3D con el objetivo de ser tanto una aplicación educacional, como una aplicación de análisis de imágen digital para la investigación científica en el ámbito de la topología algebraica computacional.
La principal motivación para diseñar VOXELO es disponer de un modelador volumétrico muy fácil de usar con teclado y ratón con ruedecilla (usando las mismas teclas que un videojuego de ordenador) y que sea capaz de “pintar” o “esculpir” volúmenes digitales complejos. Un objeto 3D en VOXELO es un conjunto de voxeles (cubitos elementales) de una teselación cúbica de espacio continuo tres-dimensional. Un objeto 3D es creado haciendo “picking” (es decir seleccionando vóxeles con la ayuda del raton a partir de posiciones 2D en el rendering), añadiendo o eliminando vóxeles en un espacio de modelado virtual, de forma análoga a como se hace en aplicaciones tipo-pintura en 2D. VOXELO usa una técnica de modelado volumétrico llamada de forma libre, en la cual objetos elementales simples se usan para modificar un objeto 3D, añadiéndolos o substrayéndolos del objeto usando operaciones conjuntistas. Existen dos formas de generar un objeto usando VOXELO: (a) seleccionando uno a uno vóxeles del objeto; (b) dibujando formas geométricas básicas como esferas o cajas rectangulares o combinaciones de ambas.
Como responsable del diseño y desarrollo del software estuvo en un principio Javier Sánchez Peláez, que por aquel entonces era estudiante de Ingeniería Informática en la Universidad de Sevilla, bajo la supervisión del Profesor Real.
Para una gestión inteligente de uso de dicho proyecto se decidió crear posteriormente en 2008 un servidor Moodle en el departamento donde se empezó a aplicar algunas de las técnicas mencionadas anteriormente en la metodología. Por ejemplo, se creó una wiki donde los investigadores exponían los algoritmos a implementar y su funcionamiento, con ejemplos simples de su funcionamiento teórico. Además en dicha wiki se describió el diseño al completo de la primera versión de VOXELO. Así la wiki se convirtió en la documentación interna principal del proyecto, una documentación escrita de forma colaborativa.
También desde el principio se están usando mucho los foros, sobre todo para la comunicación entre los desarrolladores del proyecto y los investigadores. Principalmente los motivos de esta comunicación en los foros son dos: Por un lado, los desarrolladores buscan aclaraciones sobre la parte matemática teórica, que normalmente involucran a más de dos personas y cuya discusión se alarga en el tiempo varios días; por otro lado se crean discusiones de forma natural entre los integrantes del proyecto para, de forma colaborativa, hacer estos algoritmos más eficientes y más fáciles de implementar.
Otra herramienta ampliamente usada es el módulo de asignaciones de Moodle, usado tanto para la planificación del trabajo como para las distintas tareas de menor índole que surgen a lo largo del desarrollo del proyecto (se usa de la misma manera que funciona el sistema de “tickets” en otras herramientas de gestión de proyectos). Esta herramienta, unida a otras como el SMILE Widget o el CheckList plugin nos proporcionan una visualización de la planificación del trabajo al estilo de los diagramas de Gantt así como un control exhaustivo del progreso del proyecto.
Cabe destacar también el uso dado al RSS que proporciona Moodle, muy configurable, que permite a todos los integrantes del grupo estar al tanto de todo lo que pasa en la plataforma. De igual forma se le ha dado mucho uso al sistema de mensajes, abandonando progresivamente el email tradicional, centralizando todos los mensajes relativos al proyecto en la misma plataforma. También Moodle proporciona un calendario con el cual se han programado todas las reuniones, tanto presenciales como no presenciales, que nos ha sido muy útil.
Así tras la primera versión de VOXELO, se reescribió en Marsella todo el software otra vez, siguiendo el diseño original detallado en la wiki y ampliando la misma con información sobre las nuevas tecnologías que se estaban utilizando y las particularidades del nuevo software. Este trabajo lo realizaron dos estudiantes a cargo de Jean-Luc Mari dentro del marco de sus estudios. Por tanto, en cuanto a la plataforma Moodle se siguió la misma estrategia que anteriormente se estaba llevando, sólo que esta vez las asignaciones eran evaluadas por el profesor.
Además debido a estas nuevas circunstancias, puesto que existía personal en formación que estaba siendo evaluado dentro del proyecto, se usó tanto el módulo de la wiki como el módulo de lecciones para subir contenido de carácter formativo en cuanto a funcionamiento del proyecto, estandarización de la documentación generada, buenas prácticas a la hora de escribir código fuente, etc. De igual forma se comenzó a usar activamente a través de Moodle el chat y la pizarra online, así como la videoconferencia, ya que el proyecto se desarrollaba en dos ciudades de dos países diferentes (España y Francia).
También se desarrolló en este momento un glosario de términos construido de forma colaborativa, para ir definiendo tanto los diferentes términos técnicos, como aquellos mas “coloquiales” que comúnmente se acuñan cuando varias personas trabajan en un mismo proyecto durante un tiempo prolongado.
Más adelante, se desarrollaron varios proyectos de final de carrera dentro del proyecto VOXELO, llevados a cabo por estudiantes de Ingeniería Informática de la Universidad de Sevilla. Entre ellos podemos citar: “Conectividad Local en Volúmenes 3D Tipo Voxel” de Alba García Jiménez, “Partitura 3D: Un Modelo de Sonificación de Imágenes” de Alberto Carretero Aguado, “Generador de Estructuras Porosas 3D” de Daría Antequera Pavón y Jesús Doña Calvo, “Compresión de Imágenes 3D basada en Wavelet” de Abraham Ayala Pérez y Manuel Jesus Domínguez Morales y “GUIDRAW: Rastreo Tridimensional de un Objeto 3D” de Javier Carnero Iglesias.
Para estos proyectos se siguió utilizando Moodle como hasta el momento, dándole cada vez más importancia al carácter formativo de la plataforma. Así, tal y como se estaba haciendo con la parte del proyecto en Marsella, se evaluaron los proyectos finales de carrera a través de la plataforma, a la vez que se creó contenido relativo a la presentación de los trabajos (estructura, formato, normativa, etc.). La documentación asociada a este proyecto final de carrera también se creó en la plataforma a través de la wiki.
Actualmente el proyecto sigue desarrollándose entre Marsella y Sevilla usando siguiendo esta metodología, cuyo objetivo es pasar del procesamiento de imágenes 3D a imágenes 4D.
6. Resultados y Conclusiones
Los resultados obtenidos podemos decir que en general son bastante satisfactorios. Hemos encontrado que Moodle, a diferencia de otras herramientas para la gestión de proyectos de ingeniería, cubre la mayor parte de necesidades gestoras que requiere un proyecto de ingeniería de investigación.
es cierto que esta característica no es necesaria hablando de los proyectos de ingeniería desde un punto de vista general, se da la circunstancia de que en nuestro caso la mayoría de proyectos que llevamos a cabo involucran desarrollo de software, por lo que este tipo de funcionalidad es muy utilizada.
Si bien nos hubiese gustado tener integrado nuestro sistema de control de versiones (Subversion) en la plataforma Moodle, la gestión del repositorio Subversión se ha llevado a cabo a través de herramientas externas como son TortoiseSVN u otras parecidas para Linux.
Sin embargo hay varias características que hacen que Moodle pueda avanzar rápidamente en este campo. Moodle tiene una licencia de código abierto y por tanto puede ser modificado por cualquier persona para añadirle nueva funcionalidad. Además Moodle nos ofrece un sistema de plugins muy sólido, lo que hace pensar en la posibilidad de desarrollar un plugin para la plataforma educativa que integre Subversion o CVS con el resto de características que ya tiene, pudiendo asociar determinado código fuente a asignaciones, o viendo el log de cambios del código fuente directamente desde la plataforma, etc.
Por lo demás vemos que en general Moodle y su amplia gama de plugins desarrollados por su comunidad nos ofrece todas las opciones que podríamos esperar de una aplicación de gestión de proyectos de ingeniería, como pueden ser una wiki, gestión de tareas y timeline desde donde podemos seguir el progreso del proyecto, RSS, mensajería interna y gestión de usuarios y permisos.
Además Moodle nos ofrece otra serie de características que pueden ser de gran utilidad en la gestión de proyectos de ingeniería, como son el chat, la pizarra (para poder pintar mientras hablamos con alquien), la videoconferencia, los foros, la gestión de reuniones o el glosario de términos.
Si bien estas características podrían encontrarse en otras herramientas mediante el uso de plugins, hay una característica que hace a Moodle único en nuestro caso: El enfoque educativo. Como se explica en la introducción, la investigación está en general asociada al ámbito de la educación. Así nos damos cuenta de que en este tipo de proyectos de investigación, en nuestro caso proyectos de ingeniería matemática, la posibilidad de proporcionar contenidos más amplios de distinta índole, junto con la posibilidad de evaluar y discutir dichos contenidos, en un entorno que resulta mucho más amigable para el alumno, es de vital importancia.
Por tanto queremos presentar Moodle con una visión distinta a la que se le da normalmente: Como una alternativa a las herramientas de gestión de proyectos de ingeniería actuales a tener en cuenta, concretamente para la gestión proyectos de ingeniería en el ámbito de la investigación científica. De hecho queremos plantear la pregunta de si la modificación de herramientas de eLearning para su uso en proyectos de ingeniería podría dar como fruto una nueva generación de software de gestión de proyectos ligado al ámbito educativo, que fomenten la mejor preparación de los profesionales al término de sus estudios.
7. Referencias
[1] L. van der Duim, J. Andersson, M. Sinnema. Good Practices for Educational Software Engineering Projects. 29th International Conference on Software Engineering (ICSE'07),. [2] Moodle Community. http://moodle.org/
[4] D. Coppit, J. M. Haddox-Schatz. Large Team Projects in Software Engineering Courses. SIGCSE 05 (2005) 137-141.
[5] H.J. Huffman. Energizing Software Engineering Education through Real-World Projects as Experimental Studies, Proceedings of the 15th Conference on Software Engineering Education and Training (CSEET), Convington, KY. February 2002.
[6] J.L. Mari, P. Real. Voxelo: a Project for Computing and Visualizing Geometric-Topological Features for Nd Digital Images. Proceedings of the Workshop on Computacional Algebraic Topology Within the Context of the Image. Catimag 08 . Sevilla (España). Departamento de Matematica Aplicada I de la Universidad de Sevilla. 2008. Pag. 4-5
[7] N. Tadayon. Software Engineering based on the team software process with a real world project. JCSC, 19, 4 (2004) 133-142
8. Correspondencia
Javier Carnero
